Diseño y construcción de un equipo con modelo matemático para calcular la capacidad calorífica de alimentos líquidos

Abstract

En el presente trabajo de tesis se ha realizado el diseño y construcción de un equipo con modelo matemático para calcular la capacidad calorífica de alimentos líquidos. Para deducir el modelo matemático se ha hecho la aplicación de la ecuación de balance de energía a un proceso de calentamiento a llevarse a cabo en el equipo; considerándose un sistema termodinámico en estudio, el cual está compuesto por el alimento líquido y la capa de metal que rodea al mismo. El equipo está conformado por un cilindro de pared compuesta, una resistencia eléctrica, un motor eléctrico con agitador, un termómetro digital y las conexiones eléctricas (enchufe y cable vulcanizado). El cilindro de pared compuesta posee tres capas, siendo la primera y la tercera capa de acero inoxidable; la segunda capa lo conforma la lana de vidrio o aislante térmico, cuyo fin es reducir en gran medida el flujo de calor perdido por el sistema termodinámico a través de las capas del equipo al aire exterior, cuando se lleve a cabo el proceso de calentamiento en el equipo. Los mecanismos básicos de transferencia de calor son aplicados al diseño del equipo, para obtener una ecuación que relaciona el flujo de calor perdido por el sistema termodinámico con el espesor de la capa de aislante; lo cual mediante la simulación en una hoja de cálculo de Excel, sirvió para determinar el espesor adecuado del aislante térmico. También se determinaron los parámetros de operación del equipo, cuyos valores se mantuvieron constantes en todos los experimentos que se realizaron en el equipo. Se realizaron cinco experimentos, en los cuales se determinó la capacidad calorífica de los alimentos líquidos usados, mediante la aplicación del modelo matemático. El porcentaje de error de la comparación de los resultados obtenidos mediante el análisis físico-químico realizado a tres de los alimentos usados, con los resultados obtenidos mediante el modelo matemático, resultó bastante pequeño, lo cual validó el modelo matemático. “Design and construction of a team with mathematical model to calculate the calorific capacity of spoon meats”

In the present I work of thesis has come true the design and construction of a team with mathematical model to calculate the calorific capacity of spoon meats. In order to deduce the mathematical model the application of the equation of balance from energy to a process of heating to be taking place at the equipment has been made; being considered a thermodynamic system under consideration, which is made of the spoon meat and the metal cape that it surrounds to the same. The team is shaped by a cylinder of compound wall, an electrical resistance, an electric motor with stirring rod, a digital thermometer and the electric connections (plug in and vulcanized cable). The cylinder of compound wall has three capes, being the first and the third stainless steel cape; the second cape conforms it fiberglass wool or thermal insulation, whose end is reducing the heat flow once the ambient air was lost by the thermodynamic system through the capes of the team, when the process of heating in the team takes effect to a large extent. The basic mechanisms of heat transfer, are diligent to the team's design, in order to obtain an equation that relates the heat flow lost by the thermodynamic system with the thickness of the cape of insulator; which by means of the simulation in a spreadsheet of Excel, served to determine the thickness made suitable of the thermal insulation. Also they determined the parameters of operation of the team, whose values kept constant in all the experiments that came true in the team. Five experiments, the one in which the calorific capacity of the spoon meats used, by means of the application of the mathematical model was determined came true. The percentage of error of the comparison of the results obtained by means of the physical chemical analysis accomplished to three of the foods used, with the results obtained by means of the mathematical model, proved to be quite small, which validated the mathematical model.