FORMATO DE PRCTICAS DE LABORATORIO DEBE CONTENER:

MANUAL DE PRCTICAS DE LABORATORIO DE TERMODINAMICA PARA INGENIERA PETROLERA.

SEMESTRE: 3

ELABORADO POR: Ing. Pedro Salvador RosasM.C. Jos Manuel Prez Francisco

Fecha de revisin de la Academia:

12 de Dic del 2011ndice

No.Nombre de la prcticaPgina

1Reglamento de Laboratorio3

2Realizar mediciones de presin usando manmetros, vacumetros y barmetros9

3Procesos de cambio de fase de una sustancia pura12

4Transferencia de calor en el condensador de la torre de destilacin16

5Demostracin de la capacidad calorfica del agua19

6Identificacin las partes ms importantes que conforman un ciclo de refrigeracin23

7Secado de productos alimenticios30

PRACTICA No. 1REGLAMENTO DE LABORATORIO INTRODUCCIN.

El Instituto Tecnolgico Superior de Coatzacoalcos, fundado en el ao de 1999, cuenta actualmente con un moderno Laboratorio de Ingeniera Bioqumica y Qumica el cual tiene como objetivo principal la atencin al alumno en la realizacin de las prcticas del docente, as mismo atender las solicitudes de Proyectos Empresariales Estudiantiles y prestar servicios externos a las dependencias que los soliciten.

Por lo anterior se hace necesario el trabajo en equipo, armona y respeto en el desarrollo de nuestras actividades dentro del Laboratorio, obteniendo as la calidad y exactitud en los resultados y por ende la certificacin de nuestro Laboratorio.

El presente reglamento tiene como fin lograr los resultados antes mencionados. Es por ello que se pide analizar y poner en prctica los lineamientos aqu indicados, as como el estatuto escolar del Instituto Tecnolgico Superior de Coatzacoalcos, del Estado de Veracruz.

HORARIO

1. El horario para la realizacin de las prcticas de las asignaturas del ciclo escolar estar sujeto a la carga horario oficial designada por el Jefe de Divisin responsable del Laboratorio 2. No se realizarn prcticas fuera del horario establecido. Excepto cuando se requiera preparar material y/o reactivo, en cuyo caso debe de estar presente el Docente responsable de la asignatura. Para este caso debe considerarse disponibilidad de horario, de rea y de equipos.

3. No se harn reposiciones de prcticas, excepto cuando la prctica no se realice por cuestiones ajenas al Docente (suspensin de clases, falta de reactivo, comisin del Docente, etc.) se podr reprogramar la prctica para el final de las prcticas programadas previamente en el Formato para la Planeacin de Curso y Avance Programtico (ITESCO-AC-PO-003-01). 4. Los laboratorios destinados a la docencia estarn disponibles de lunes a sbado (dependiendo del horario del Laboratorio). Cuando se trate de clases tericas slo se verificar que los alumnos porten el uniforme completo, no es necesario aplicar los puntos 1 al 8 y 10 y 12, marcados en el apartado de Seguridad.

5. El Docente ser responsable de entregar a los alumnos una copia del Manual de Prcticas (vase nota). Y pasar lista a la hora estipulada, para iniciar con la prctica en el Laboratorio. El Docente, Vigilante y/o Laboratorista, no permitirn el acceso a los alumnos despus de 10 minutos de iniciado el mdulo de clases. Se tomar como iniciada la sesin segn el horario estipulado en el Horario de Laboratorio.

6. El Docente deber llenar el Formato de Resguardo y Seguridad de Instalaciones (ITESCO-AC-FO-005) con un tiempo mnimo previo de 24 horas y recibir del Laboratorista el Formato de Registro de Asistencia para Alumnos (ITESCO-AC-FO-009).Al trmino de la prctica, deber completar el llenado del Formato de Resguardo y Seguridad de Instalaciones (ITESCO-AC-FO-005) ya que de no ser as no se tomar la asistencia del Docente.

7. El Docente deber entregar al vigilante, en el da y hora de la prctica de la asignatura programada, el Formato de Registro de Asistencia para Alumnos (ITESCO-AC-FO-009) con la informacin all solicitada.

Nota: La prctica No. 1 obligatoria para cada docente ser: Conocimiento del Reglamento de Laboratorio. LIMPIEZA

1. El docente es responsable de vigilar que:

2. El alumno presente en cada prctica- sus utensilios para limpieza de materiales, tales como: jabn y franela.

3. Las mesas, vertederos y reas de trabajo se encuentren limpias y secas al terminar la prctica. Ser responsabilidad del laboratorista realizar una verificacin, antes y despus de la prctica, en presencia del docente.

4. En el rea 9 (Alimentos) los materiales y equipo, mesas y canaleta, debern quedar en condiciones aspticas para la realizacin de prcticas posteriores.

5. Slo se desechen en las tarjas, los lquidos solubles en agua.

6. Cualquier otro desperdicio deber eliminarse en el recipiente correspondiente identificado para desechos, o en los depsitos para basura (ver seccin de Seguridad). Deber solicitar al Laboratorista el recipiente y ser vaciado el desecho en presencia del Docente.

7. Las balanzas granatarias y analticas, microscopios, baos mara, parrillas, 8. as como cualquier otro instrumento que se emplee para la realizacin de las prcticas debern quedar limpios, as como el rea donde se encuentren ubicados. Cualquier material que tenga que ser esterilizado deber colocarse en el lugar que se asigne para este fin.

9. Todos los alumnos cumplan con las reglas de higiene y seguridad dentro del laboratorio.

MATERIAL Y EQUIPO

1. El alumno deber solicitar la totalidad del material a utilizar dentro de los 15 minutos siguientes a su entrada programada. Para esto deber entregar al Laboratorista el vale con la lista de materiales y reactivos que utilizar para el desarrollo de la prctica [Nota 1]. En el caso de que el alumno requiriera algn material adicional deber esperar a que el Laboratorista haya atendido al resto del grupo, sin exceder los siguientes 30 minutos al inicio de su entrada programada.

a) El alumno entregar el material 10 minutos antes de finalizar la prctica.

b) El material deber entregarse limpio y seco, completo y en buen estado.

2. En el vale que entregue el alumno para solicitar el material debern quedar claramente especificadas las caractersticas de ste y deber venir acompaado de la credencial de la escuela, de uno de los integrantes del equipo.

3. El alumno deber verificar, al entregar su equipo y materiales, que el Laboratorista cancele en su vale el material entregado y solicitar le sea devuelta su credencial al haber devuelto todo lo que le fue otorgado.

4. Todo material sobrante y que pertenece al Laboratorio correspondiente deber entregarse al Laboratorista, para que ste sea registrado a la vista del alumno.

5. En caso que se adeude material, el Laboratorista deber anotar los nombres de todos los integrantes del equipo, en presencia del responsable del equipo y deber ser firmado de enterado. El material de reposicin, deber ser de la capacidad, calidad y caractersticas del que se dao o extravi.

6. El plazo mximo para la reposicin del material, ser de 8 das. En caso de incumplimiento, la cantidad del material adeudado se duplicar. Cuando no se reponga el material al termino del semestre en el que se registr el adeudo, no se firmar la forma de NO ADEUDO AL LABORATORIO y el alumno no podr reinscribirse en el siguiente semestre, hasta que cubra el adeudo.

7. Si el alumno olvida algn material en el rea de trabajo, no ser responsabilidad del LABORATORISTA de algn compaero entregarlo.

8. El alumno y/o docente deber solicitar la bitcora del equipo al laboratorista y ser responsable del buen funcionamiento de stos. Si el alumno detecta un mal funcionamiento en algn equipo, ser responsable de reportarlo en el momento al Docente y anotar las observaciones en el formato de Bitcoras de utilizacin de Equipos (ITESCO-AC-FO-007).

Por otro lado, si causa algn dao en el equipo o material, deber sustituirlo con las mismas caractersticas o pagar por su reparacin (Nota 2).

Nota 1: El docente deber solicitar el material, reactivos y equipos que utilizar para el desarrollo de la prctica haciendo uso del Formato de Resguardo y Seguridad de Instalaciones (ITESCO-AC-FO-005)

Nota 2: Los docentes solicitarn al Laboratorista los instructivos de operacin de los equipos y sern responsables de proporcionarlos previos a la realizacin de la prctica a los alumnos para su conocimiento.

9. El Docente comunicar al Laboratorista del turno correspondiente el mal funcionamiento de los equipos detectados y registrar sus observaciones en las Bitcoras de utilizacin de Equipos (ITESCO-AC-FO-007).

10. Los equipos solo podrn moverse de las reas asignadas con previa autorizacin escrita del Jefe de Divisin responsable del Laboratorio.

11. Despus de terminada la sesin, el docente deber: a) Revisar y cerrar llaves de paso (gas, agua y aire), extractores, estufas, mesas de trabajo y desconectar equipos que pudiera daarse por efectos de cambio de voltaje.

a) Notificar al encargado del almacn sobre fallas, rupturas o descomposturas de equipos materiales.

b) Notificar al Laboratorista que la prctica ha finalizado para que pueda hacer la revisin del rea.

c) Permanecer en el rea hasta que el laboratorista haya concluido la revisin correspondiente.

d) Los vales de solicitud de equipo y material que presenten los alumnos de otros laboratorios y/o especialidad, debern venir debidamente autorizados por el instructor o maestro con su nombre y firma, previamente autorizados por el Jefe de Divisin responsable del Laboratorio. En ellos deber venir especificada claramente la fecha de devolucin. Vase nota.

12. En caso de que el solicitante, docente de laboratorio, Asesor de tesis, Asesor de residencias profesionales o Asesor de prcticas profesionales requiera algn reactivo que tenga un costo considerable o requerido en grandes cantidades (g o mL), ser necesaria la firma del Jefe de Divisin responsable del Laboratorio, para la entrega del mismo.

13. Los tesistas, residentes, servidores sociales, practicantes profesionales y cualquier otra persona que haga uso del laboratorio, material y equipo del mismo, respetarn el presente reglamento as como las siguientes condiciones:

a) Los tesistas, residentes, practicantes profesionales debern presentar su cronograma de actividades y, conforme a este les ser asignado su horario.

b) Con el fin de lograr un mejor aprovechamiento del equipo o material que usarn varios tesistas, ste se asignar al Asesor de tesis y estar disponible para las personas que lo usarn de acuerdo a su cronograma de trabajo entregado al Jefe de Divisin responsable del Laboratorio.

c) Los equipos y materiales que se utilizan regularmente en prcticas de laboratorio estarn en reserva permanente en el almacn y solo se prestar a los tesistas cuando no estn siendo ocupados en prcticas programadas.

d) Los tesistas, residentes, practicantes profesionales no podrn permanecer en el rea de almacn ni podrn hacer uso de los equipos de computo que se encuentran en el almacn.

Nota: Para el caso en el que el Laboratorio proporcione servicio a personal externo, ste deber entregar su credencial vigente del IFE, a manera de resguardo y seguridad del material prestado. SEGURIDADEl alumno deber:

1. El tiempo que dure su prctica portar bata blanca de algodn manga larga abotonada y lentes de seguridad.

2. Nota: Cuando se manejen sustancias marcadas con etiqueta roja, deber usar mascarilla para solventes. Adems, deber usar la campana extractora de gases. Para la eliminacin de residuos se debern depositar en los contenedores sealados para ese efecto.

3. En el rea 9 (de alimentos), debern portar guantes, cubrebocas y gorro (cofia).

Nota: Aun s usa lentes de contacto o anteojos deber usar lentes de seguridad sobrepuestos.

4. No portar o guardar cualquier accesorio que lleve puesto (aretes, pulseras, anillos, reloj, etc.) ya que son piezas metlicas o de material de plstico que podran provocar algn accidente.5. Portar debidamente el uniforme oficial que consiste en: camisa oficial y pantaln verde o beige (no playeras tipo polo, pants, pantaln pesquero o faldas). Tampoco deber utilizar gorras dentro del Laboratorio.

6. El cabello deber permanecer recogido durante el tiempo que se realice la prctica, para evitar que pueda engancharse en equipos.

7. A los alumnos no se les permitir permanecer en el laboratorio si presentan sus uas largas 8. y/o pintadas. Esto tambin aplica a los varones, adems de que es obligatorio presentar el cabello corto.

9. El calzado adecuado para el laboratorio deber cumplir con los siguientes requisitos: a) ser completamente cerrados (hasta el empeine). b) de tacn bajo (No: tenis, zapatillas, sandalias, botas, zapatos de gamuza, ni zapato de tela). 10. El vigilante tiene la obligacin y responsabilidad de informar al Responsable del laboratorio presente acerca de los alumnos que no porten el uniforme completo.

11. Durante el desarrollo de las prcticas no se permitir la visita de personas ajenas a la asignatura a menos que tengan algn asunto expreso autorizado por el Jefe de Divisin responsable del Laboratorio.12. Queda estrictamente prohibido fumar, comer, o tomar lquidos (refrescos, yogurt, licuados, etc.) dentro del laboratorio.

13. Ninguna persona podr realizar algn experimento que no est autorizado previamente por los docentes y avalado por el Jefe de Divisin responsable del Laboratorio.

14. Cualquier conducta impropia o inadecuada dentro del Laboratorio ser sancionada, segn el Estatuto Escolar del Instituto Tecnolgico Superior de Coatzacoalcos, del Estado de Veracruz. Capitulo IV de la disciplina escolar, del artculo 115 al 123. Estas conductas incluyen desorden, uso de lenguaje ofensivo y otros que puedan afectar al desempeo adecuado de la prctica en curso. 15. El estudiante que no cuente con servicio mdico por parte de alguna Institucin, deber acudir al Departamento de Enfermera, a solicitar incorporacin al Instituto Mexicano del Seguro Social. Segn el Capitulo VI Del Servicio Medico, Del Estatuto Escolar Del Instituto.PRACTICA No. 2 REALIZAR MEDICIONES DE PRESIN USANDO MANMETROS, VACUMETROS Y BARMETROSOBJETIVO GENERAL

Obtener la curva de calibracin de un manmetro Bourdon utilizando un manmetro

tipo U como dispositivo patrn

OBJETIVOS ESPECFICOS

Conocer los dispositivos utilizados para medir presin.

Realizar las mediciones correspondientes.

Graficar la presin arrojada por el manmetro en U en funcin de la presin arrojada

por el manmetro a la salida del tanque.

Determinar la linealidad, el error de offset y el coeficiente de calibracin.

EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS

El montaje del sistema se muestra en la figura 1, y est compuesto por:

Recipiente para almacenar gas

Manmetro

Manmetro en U

Mangueras

Escala graduada

ManmetrosEs un dispositivo utilizado en la medicin de diferencias de presin. Consta principalmente de un tubo en U de vidrio o plstico que contiene uno o ms fluidos como agua, alcohol,

aceite. Para mantener el tamao del manmetro dentro de lmites manejables se usan

fluidos pesados, como el mercurio, si se prevn grandes diferencias de presin.

Existen una gran variedad de manmetros, sin embargo, uno de los ms utilizados es el

manmetro tipo Bourdon el cual consta de un tubo metlico hueco, doblado como un

gancho, cuyo extremo se cierra y se conecta a la aguja de un indicador de cartula. Cuando

el tubo se abre a la atmsfera, queda sin cambiar de forma, y en este estado, la aguja de la

cartula se calibra para que d la lectura cero. Cuando se presuriza el fluido que est en el

tubo, ste tiende a enderezarse y mueve el agua en proporcin a la presin aplicada. Existen otros tipos de medidores tales como, transductores de presin elsticos,

piezoelctricos, entre otros [1].

Calibracin de instrumentos

El proceso de calibracin consiste en comparar los valores reportados por el instrumento

contra los respectivos valores verdaderos obtenidos mediante el uso de un patrn. Por

ejemplo, un manmetro de presin puede ser calibrado comparando su respuesta contra la

presin equivalente de una columna de agua leda en un manmetro en U.

Tpicamente el resultado de un proceso de calibracin se expresa en una grafica de valor

real vs. valor reportado por el instrumento. Se obtiene la curva que mejor se ajuste a los

puntos experimentales obtenidos.

Cuando la expresin matemtica corresponde a una lnea, la pendiente indica el grado de

calibracin del instrumento y la constante indica el error de offset del instrumento.

PROCEDIMIENTO

Llenar el recipiente con gas a presin.

Conectar el manmetro tipo Bourdon y un tubo en U al recipiente.

Medir la presin directamente del manmetro.

Medir la diferencia de alturas de la columna de mercurio.

Recoleccin de datos

De acuerdo a los datos obtenidos complete la siguiente tabla PRACTICA No.3

PROCESO DE CAMBIO DE FASE DE UNA SUSTANCIA PURAOBJETIVO.

Que el alumno aplique los conceptos bsicos en la explicacin del proceso de cambio de fase de una sustancia pura cualquiera, observando el cambio de estado que sufren durante el transcurso y las propiedades que varan.

FUNDAMENTO TERICO.

CAMBIO DE FASE

Se denomina cambios de fase a variaciones bruscas en alguna propiedad de un material que ocurran a una temperatura bien definida. El ejemplo ms usual de cambios de fase es el paso de un material entre sus estados slido, lquido y gaseoso. Otros ejemplos de cambios de fase son el paso de una estructura cristalina a otra en hielo a distintas presiones, la propiedad magntica adquirida o perdida por algunos materiales a ciertas temperaturas, y la prdida de la resistencia elctrica a muy bajas temperaturas (superconductividad) en el caso de algunos materiales.

Para el caso de los cambios de estado slido, lquido y gaseoso en un material, la temperatura a que ocurre el cambio depende de la presin a que est sometido el material. Por ejemplo, el agua pasa de estado lquido a gaseoso (hierve) a ms de 100C si la presin es mayor que la atmosfrica, y a menos de esa temperatura si la presin es menor que la atmosfrica. Tal vez sorprenda enterarse que en las chimeneas submarinas la mezcla agua lquida/vapor de agua emana a ms de 300C. Pero la temperatura del agua que sale no es sorprendente si se razonaque a algunos kilmetros de profundidad la presin del agua es del orden de varios cientos de atmsferas, as que el agua hierve a temperaturas bastante por arriba de 100C.

En la naturaleza existen tres estados usuales de la materia: slido, lquido y gaseoso. Al aplicarle calor a una sustancia, sta puede cambiar de un estado a otro. A estos procesos se les conoce como Cambios de Fase. Los posibles cambios de fase son:

de estado slido a lquido, llamado fusin,

de estado lquido a slido, llamado solidificacin,

de estado lquido a gaseoso, llamado evaporacin o vaporizacin,

de estado gaseoso a lquido, llamado condensacin,

de estado slido a gaseoso, llamado sublimacin progresiva, y

de estado gaseoso a slido, llamado sublimacin regresiva.

DIAGRAMA PVT

El diagrama PVT es la representacin en el espacio tridimensional Presin - Volumen especfico - Temperatura de los estados posibles de un compuesto qumico.

Estos estados configuran en el espacio PVT una superficie discontinua, debindose las discontinuidades a los cambios de estado que sufre el compuesto al variarse las condiciones de presin y temperatura, que son las variables que suelen adoptarse como independientes en los estudios y clculos termodinmicos, principalmente por la relativa sencillez de su medida.

Las superficies delimitan las zonas de existencia de la fase slida, la fase lquida y la fase gaseosa.CILINDRO- EMBOLO

EQUIPOREACTIVO

Parrilla

Vaso de precipitados de 1 L

TermmetroAgua (H2O)

DESARROLLO.

1. Encendemos la parrilla elctrica

2. Llenamos el vaso precipitado de 1L con agua

3. Colocamos el vaso con la sustancia pura en este caso agua sobre la parrilla

4. Introducimos el termmetro dentro del vaso para medir los cambios de temperatura

5. Dejamos que el agua llegara a su punto de ebullicin.

6. Observamos que sucede durante el proceso de cambio de fase, en cuanto a sus propiedades de presin, temperatura y volumen.OBSERVACIONES.

PROPIEDADESPRESION (P)VOLUMEN (V)TEMPERATURA (T)

ESTADO INICIAL3.985kpa1L28c

ESTADO 27.3851kpa1L40c

ESTADO 316.599kpa1L56c

ESTADO 434.16kpa1L72c

ESTADO 557.868kpa1L85C

ESTADO FINAL101.42kpa1L99c

ESQUEMAS.

DIAGRAMA P-V para el proceso de calentamiento de agua a presin constante.

CONCLUSIN.

PRACTICA No. 4TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL CONDENSADOR DE LA TORRE DE DESTILACIN OBJETIVO.

Que el alumno aplique los conocimientos tericos obtenidos en clase para el clculo de transferencias de calor y balanceo de la misma en procesos reales comunes, en este caso, en el condensador de la torre de destilacin, a manera de ejemplos de aplicacin al rea industrial del ingeniero bioqumico.

FUNDAMENTO TERICO.

La destilacin es una operacin unitaria utilizada para la separacin de una mezcla de lquidos miscibles mediante el suministro de energa en forma de calor. Las mezclas miscibles son aquellas que son factibles de separar. Se han hecho considerables avances en la instrumentacin y el control de las columnas de destilacin en los ltimos aos, debido a la aparicin de sistemas enlazados a computadoras con paquetes de software para el manejo de datos operativos de la planta.

La torre de destilacin est formada por el reboiler, la torre de destilacin y el condensador. Como la torre de destilacin opera a presiones atmosfricas, se puede deducir que realiza procesos isobricos.

La mezcla miscible es introducida en el reboiler para calentarla y evaporarla, este es un dispositivo a manera de tanque, que est forrado con un aislante trmico que no permite que escape calor a los alrededores del sistema, conservando y aprovechando as la mayora del calor transferido a la mezcla.

El rango de calor necesario para calentar la sustancia miscible en el reboiler es de 1 a 1.7kW, segn sea la necesidad de cada proceso, nunca debe sobrepasar esta cantidad de energa ya que la columna de destilacin es un equipo muy exacto y solo se deben introducir los valores que se requieren de las propiedades, no ms de eso.

Cuando empieza a evaporarse la mezcla, los vapores se trasladan de manera ascendente a lo largo de la torre de destilacin, donde es posible apreciarse a simple vista, en el prototipo para laboratorio. Este vapor generado es condensado por el agua fra proveniente de la toma de agua de enfriamiento, que a niveles industriales se utilizan refrigerantes muy eficaces.

La columna de destilacin tambin est forrada con material aislante como los poliuretanos, corchos, etc. segn los costos.

El agua de enfriamiento entra al condensador para enfriar el vapor generado de la sustancia miscible. El destilado, llamado condensado, cae en el tanque de destilado con una mayor concentracin de una de las sustancias que componen la mezcla, especficamente la de menor punto de ebullicin. Aunque lleva un porcentaje en masa de la otra sustancia, ya que no es cien por ciento efectiva la primera vez que se aplica el proceso a una mezcla. De hecho, la pureza de destilacin de las sustancias puede llegar a ser hasta del 99.9%.

EQUIPOREACTIVO

Torre de DestilacinMezcla miscible agua-alcohol al 50% de masa de cada una.

DESARROLLO.

Encendido y operacin de la torre de Destilacin.

1. Nos aseguramos de que la torre de destilacin est desenergizada antes de encender.

2. En el cuarto de control encendemos el interruptor general (gris) hacia arriba.

3. Encendemos los interruptores de paso posteriormente.

4. Vaciamos la mezcla miscible agua-alcohol al 50% de masa de cada una en el reboiler.5. Checamos las temperaturas de la torre.6. Encendemos el reboiler con 1.5kW de energa para calentamiento.7. Cuando empiece a ebullir el agua tomamos los datos de temperaturas nuevamente, para lo que necesitamos que es balancear la energa en el condensador de la torre, tomamos las temperaturas 9, 10, 11 y 12.8. Realizamos los clculos necesarios.

Para apagar la torre de destilacin.

1. Primero se apaga el calentamiento de la mezcla (reboiler).

2. Se apagan los interruptores de paso.

3. Se apaga el interruptor general.

OBSERVACIONES.CLCULOS.

Se utiliza la frmula Q = mCPT

donde:

Qalcohol=Qagua

m= flujo msico (kg/s)

Cp= capacidad calorfica

m = W

T= diferencial de temperatura.

Para el valor de CP calculamos la temperatura promedio:

Buscamos el Cp en tablas termodinmicas a esa temperatura, la cual es de = 4.18 kJ/kg.K

ESQUEMAS.

CONCLUSIN.

PRACTICA No. 5DEMOSTRACION DEL CALOR ESPECIFICO DEL AGUA

Objetivo: El objetivo de la prctica es la determinacin de la capacidad calorfica del agua.

Mtodo: Por el interior del calormetro tipo Callendar circula una corriente de agua a flujo constante, que se calienta mediante una resistencia elctrica conectada a una fuente de alimentacin en corriente alterna.

Al cabo de un cierto tiempo se alcanza un rgimen estacionario y la temperatura de salida del agua, t2, permanece constante. Se lee esta temperatura, as como la temperatura de entrada del agua, t1, y la potencia que se disipa en la resistencia, W.

Por ultimo, se determina el flujo de agua que circula por el calormetro recogiendo en un vaso la masa m que sale del Callendar en un tiempo ( = m/ ).

Teora: Una resistencia elctrica alimentada con una potencia, W durante un tiempo disipara en forma de calor una energa Q = W. En rgimen estacionario el calor disipado en la resistencia se emplea en calentar el agua que circula por el calormetro, que entrara a una temperatura t1 y saldr a una temperatura t2, de tal forma que absorber una cantidad de energa dada por:

Q = mcp (t2 t1). (1)

Parte de la energa cedida por la resistencia se pierde. Procedimiento: En la figura se indica la disposicin de los instrumentos.

El flujo de agua que circula por el calormetro depender de la diferencia de

altura (presin hidrosttica) entre el frasco de Mariotte (o vaso de nivel constante)

y el propio calormetro. Por tanto, el flujo se puede variar colocando el frasco de

Mariotte a ms o menos altura. Debe comprobarse que los flujos que se estn obteniendo

son sustancialmente distintos. Suelen obtenerse mejores resultados usando

valores pequeos de flujo, usualmente: 1 3 g s1. Debe evitarse en todo

momento la formacin de burbujas de aire en el interior de calormetro y en el tubo

de entrada. Una vez fijado el flujo (posicin del frasco de Mariotte), se conecta la

fuente de alimentacin, midiendo la potencia disipada W. Una vez alcanzado el

rgimen estacionario (cuando la temperatura t2 se mantiene estable), se anota la

diferencia de temperaturas t2 t1, y se mide el flujo de agua, recogiendo durante

un tiempo el agua que sale del calormetro en un vaso y midiendo su masa m. Se

obtiene de este modo un par experimental {W, (t2 t1)}.

A continuacin se incrementa la potencia suministrada y se toman de nuevo

todos los datos. Se repite hasta medir unas cuatro potencias. Posteriormente se

vara el flujo de agua, cambiando la altura del frasco de Mariotte, y se repite la serie

de medidas. Se suelen medir tres flujos y cuatro potencias para cada flujo, hasta

obtener unos 12 pares experimentales.

A continuacin se representan grficamente los puntos experimentales obtenidos

{W, (t2t1)}. En virtud de la ecuacin (2), se realiza un ajuste lineal por mnimos

cuadrados de W frente al producto (t2 t1). De la pendiente obtenida del ajuste

se determina la capacidad calorfica del agua cp; de la ordenada en el origen, las

prdidas P.

Resultados:

1. Tablas de valores W, = m , t1, t2 para todas las medidas.

2. Representacin grfica de los puntos W frente a (t1t2), junto con la recta

de ajuste por mnimos cuadrados.

3. Obtencin de la capacidad calorfica cp y las prdidas P.

Cuestiones:

1. Representando todos los puntos experimentales en una sola grfica, obtener

un valor promedio de cp. y compararlo con el valor tabulado.

2. Haciendo graficas distintas para cada flujo y para cada potencia, discutir en

qu medida las prdidas y los valores obtenidos para cp. dependen del flujo y

de la potencia utilizados.

3. Analizar el efecto de la variacin de la temperatura media a la que se realiza

el experimento sobre el valor obtenido para cp. .

PRACTICA No. 6

IDENTIFICACION DE LAS PARTES MAS IMPORTANTES QUE CONFORMAN UN CICLO DE REFRIGERACIN El ciclo de la bomba de calor o refrigeracin Un refrigerador se define como una mquina cuya funcin principal es la de eliminar el calor de

una regin de baja temperatura. Como la energa no puede destruirse, el calor tomado a una

temperatura baja ms cualquier otra entrada de energa, deben disiparse en el espacio circundante.

Si la temperatura a la cual se disipa el calor es lo suficientemente alta como para ser til, p.ej. para

calefaccin de un espacio, la mquina se denomina una bomba de calor.

Mediante el diseo selectivo de los componentes, el ciclo puede optimizarse para aplicaciones

de bomba de calor o para aplicaciones de refrigeracin. En realidad, bajo ciertas aplicaciones ambas

funciones tiles pueden ser realizadas por una mquina, cuando las circunstancias lo permiten. Por

ejemplo, en un establecimiento de productos lcteos en el que se requiere la refrigeracin para el

enfriamiento y almacenamiento de la leche, y a la vez se requiere agua caliente para el lavado de los

tanques o botellas.

El enunciado de Clausius de la Segunda Ley de la Termodinmica expresa que el calor no

pasar de una regin fra a una ms caliente sin la ayuda de un agente externo. Por lo tanto un

refrigerador, para funcionar, requerir un agente externo, o sea una entrada de energa de alto

poder calorfico.

Esta entrada de energa puede ser en la forma de trabajo, o una transferencia de calor a una

temperatura alta.

El tipo ms comn de bomba de calor o refrigerador usa una entrada de trabajo y funciona en

el ciclo de compresin del vapor.

El ciclo de compresin del vapor La entrada de trabajo al ciclo de compresin del vapor impulsa un compresor que mantiene una

presin baja en un evaporador y una presin ms alta en un condensador.

La temperatura a la cual un lquido se evaporar (o un vapor se condensar) depende de la

presin; por lo tanto, si se introduce un fluido adecuado se evaporar a una temperatura baja en el

evaporador de presin baja (tomando calor) y se condensar a una temperatura ms alta en el

condensador de presin alta (eliminando calor).

El lquido de presin alta formado en el condensador debe luego devolverse al evaporador a una

velocidad controlada.

Por lo tanto, el ciclo simple de refrigeracin de compresin del vapor tiene cuatro componentes

principales:

1) Un evaporador en el que se toma calor a una baja temperatura a medida que un lquido se

evapora a una presin baja.

2) Un compresor que usa una entrada de trabajo para aumentar la presin del vapor que se

transfiere al condensador.

3) Un condensador donde se condensa el vapor de presin alta, eliminando el calor en el

espacio circundante.

4) Un dispositivo de control del flujo, que controla el flujo de retorno del lquido al

evaporador y que produce la reduccin de la presin.

El ciclo de refrigeracin es el ms interesante desde el punto de vista termodinmico. Es uno de

los pocos equipos prcticos que funciona en un verdadero ciclo termodinmico e implica:

a) Ebullicin nucleada y condensacin de tipo de pelcula.

b) Procesos en rgimen permanente, es decir estrangulamiento, compresin e intercambio de

calor.

c) Control del flujo.

d) Las propiedades termodinmicas, es decir presin, volumen especfico, temperatura,

entalpa especfica y entropa especfica, de una sustancia pura en todas las condiciones

entre el lquido subenfriado y el vapor sobrecalentado.

3. Datos A continuacin se van a presentar los materiales que se necesitan as como una serie de datos

tiles para la realizacin de la prctica.

Condensador: rea de la superficie del serpentn de agua: 0,032 m2. La superficie de

enfriamiento consta de 9 serpentines de tubo de cobre de 6,3 mm de dimetro a travs de

los cuales fluye el agua.

Evaporador: rea de la superficie del serpentn de agua: 0,032 m2. De construccin

similar a la del condensador.

Capacidad calorfica especfica del agua cp: 4,18 kJ/kgK.

Refrigerante: R141b, 1,1-dicloro-1-fluoroetano (CCl2F-CH3). La cantidad aproximada es

de 800 cm3 (aproximadamente 1 kg).

Vlvula de expansin: Vlvula de aguja de flotador instalada en la placa de fondo del

condensador.

Manmetros: Dos. El rango de medidas es: -100 a 250 kN/m2. Para indicar las presiones

del evaporador y del condensador.

Termmetros: Siete. Cinco de rango de 0 C a 50 C y 150 mm de longitud de vidrio.

Dos de rango de -10 C a 110 C y 150 mm de longitud de vidrio.

Caudalmetros: Dos. De tipo de vidrio cnico. Rango de 0 a 50 g/s.

Vlvula de carga: situada en la base del evaporador, usada para introducir o purgar el

refrigerante.

Tubo capilar de retorno del aceite: Combinado con vlvulas esfricas integrales para

permitir que el aceite vuelva al compresor de una manera controlada.

4. Esquema del ciclo de refrigeracin

PRCTICA No. 7SECADO DE PRODUCTOS ALIMENTICIOSObjetivoDeterminar la curva de desecacin de un alimento slido (chayotes), la cual representa la variacin con el tiempo de secado de la humedad del alimento expresada en Kg de agua/Kg de slido seco.

Material y equipos utilizadosLa instalacin consta de las siguientes partes:

-Secador de lecho fluidizado

-Balanza

ResultadosLa humedad relativa porcentual, Hr, es la relacin entre la presin parcial del vapor de agua en una mezcla a una temperatura dada, Pv, y la presin de vapor de agua, Pw, a la misma temperatura.

Hr = 100 (Pv/Pw)

Al aumentar la temperatura del aire la presin de vapor de agua aumenta y por tanto la humedad relativa disminuye.

Los datos experimentales de humedad relativa, (tabla 1), no se corresponden con los valores esperados. Esto puede ser debido a un fallo en la difusin de la gasa que humedece el bulbo hmedo, obteniendo valores mayores a los esperados, lo que provoca una menor diferencia entre las temperaturas de ambos termmetros.

La humedad absoluta porcentual, Hp, es la relacin entre la humedad absoluta de una mezcla, H, a una temperatura dada y la humedad de saturacin, Hs, a la misma temperatura.

Hp = 100 (H/Hs)

La capacidad del aire para eliminar el agua de un alimento depende de su temperatura y del agua que contiene, que se expresa como humedad absoluta. Esta debe permanecer constante durante todo el proceso. Los resultados obtenidos no varan significativamente. Esta variacin puede ser debida a que el aire est enriquecido en humedad porque las lentejas han soltado vapor de agua.

CuestionarioQu temperatura habr en la superficie del slido durante el tiempo de secado a velocidad constante, por qu? En la superficie del slido habr una temperatura ms baja que la del aire y por eso se evapora. La temperatura del aire es 60C y la del bulbo hmedo es, aproximadamente, 30C.

Esto es debido a que durante la evaporacin a velocidad constante, la superficie de la lenteja permanece hmeda.

Crees que el tipo de contacto entre el slido y el aire circulando a travs del lecho del slido es un buen sistema para realizar el secado de alimentos?El secado de alimentos con aire es uno de los ms empleados. Creemos que es un buen sistema pero tras el proceso observamos que las lentejas estaban abiertas y arrugadas y por tanto deben controlarse la velocidad de secado, aplicando una elevada temperatura al principio y disminuyndola despus, sistema en rampa.

Qu sistemas de contacto slido-aire se pueden encontrar en otros equipos de secado?Desecacin con aire caliente:

1.- Secadero de dos plantas:

Este secadero consiste bsicamente en un edificio de dos plantas. En la planta baja se sita un horno o quemador y en ella el aire caliente y los productos de la combustin ascienden, por conveccin natural o forzada, y penetran a travs del piso enrejillado de la segunda planta, sobre el que se esparce el producto hmedo en forma de capa uniforme. El aire hmedo se elimina por una chimenea situada en el piso superior. Es preciso rastrillar o voltear el producto regularmente. Los principales inconvenientes son los largos tiempos de desecacin y la falta de control de las condiciones de desecacin. Este tipo de secaderos se emplea principalmente para desecar lpulo, rodajas de manzana y malta.

2.- Secadero de cabina, bandejas o compartimentos:

Consiste en una cabina aislada provista interiormente de un ventilador para circular el aire a travs de un calentador; el aire caliente sale por una rejilla de lminas ajustables y es dirigido bien horizontalmente entre bandejas cargadas de alimento o bien verticalmente a travs de las bandejas perforadas y el alimento. El secadero dispone de reguladores para controlar la velocidad de admisin de aire fresco y la cantidad deseada de aire de recirculacin. Resultan relativamente baratos de construccin y de mantenimiento y son muy flexibles. Se utilizan principalmente para desecar frutas y verduras.

3.- Secaderos de tnel:

Permite desecar frutas y verduras de forma semicontinua con una gran capacidad de produccin. Consiste en un tnel que puede tener hasta unos 24 metros de longitud con una seccin transversal rectangular o cuadrada de unos 2 por 2 metros. El producto hmedo se extiende en capas uniformes sobre bandejas de listones de madera o malla metlica. Las bandejas se apilan en carretillas o vagonetas dejando espacios entre las bandejas para que pase el aire de desecacin. Las carretillas se introducen de una en una, a intervalos adecuados en el tnel de desecacin. El aire se mueve mediante ventiladores que lo hacen pasar a travs de calentadores y luego fluye horizontalmente entre las bandejas, aunque tambin se produce cierto flujo a travs de las mismas.

Los secaderos de tnel se clasifican de acuerdo al sistema utilizado:

- sistema concurrente

- sistema contracorriente

- sistema de flujo transversal

- tnel simple o de salida de aire central

4.- Secadero de transportador:

El principio de este tipo de secadero es similar al tnel de desecacin pero el producto hmedo es conducido a travs del sistema sobre una cinta transportadora que sustituye a las carretillas. Los secaderos de transportador se utilizan en la desecacin de frutas y verduras picadas de diferentes clases.

5.- Secadero de tolva:

Consiste en una caja con un falso fondo o base de malla metlica. Un ventilador hace pasar el aire sobre un calentador y el aire caliente seguidamente asciende a travs del producto a velocidad relativamente baja. Este tipo de secadero se aplica principalmente al acabado de productos vegetales desecados en otros tipos de secadero, reduciendo el contenido de humedad desde alrededor del 15% hasta un 3% aproximadamente.

6.- Secadero de lecho fluidizado:

El aire caliente es forzado a travs de un lecho de slidos de forma tal que los slidos queden suspendidos en el aire. El aire caliente acta tanto como medio fluidizante como de desecacin. Pueden operar de forma discontinua o continua. Se ha aplicado bien comercialmente o a escala experimental a una diversidad de productos con xito variable, como guisantes, alubias, zanahorias, cebollas, grnulos de patata, cubos de carne, harina, cacao, caf, sal y azcar. Tambin se utilizan lechos para aglomerar y revestir polvos secos.

7.- Secadero neumtico:

El producto hmedo se mantiene en suspensin en una corriente de aire caliente, que lo transporta a travs del sistema de desecacin. Es como una desecacin en lecho fluidizado empleando velocidades de aire ms altas.

El producto de alimentacin se introduce en una fuerte corriente de aire caliente y los slidos son transportados por la corriente de aire a travs de conductos de suficiente longitud para que el tiempo de residencia sea adecuado. Los secaderos neumticos se han usado en la manipulacin de muchos productos alimenticios como granos de BIBLIOGRAFA1. Tecnologa del procesado de los alimentos. Principios y prcticas. P.Fellows.

2. Las operaciones de la ingeniera de los alimentos. J.G.Brennan, J.R.Butters, N.D.Cowell, A.E.V.L.Lilly. Ed. Acribia

VAPOR SOBRECALENTADO

LIQ. SATURADO

MEZCLA SATURADA

VAPOR SATURDADO

LIQ. COMPRIMIDO

LIQUIDO COMPRIMIDO

LIQUIDO SATURADO

MEZCLA SATURADA

VAPOR SATURADO

VAPOR SOBRECALENTADO

200

100

20

v

2

3

4

5

T, C

PAGE Elabor: Ing. Pedro Salvador Rosas 26