Tray Dryer Test to Investigate Convective and Conductive Heat Transfer | Chemical Engineering | JoVE Trial ends in Fuente: Michael G. Benton y Kerry M. Dooley, Departamento de ingeniería química, Universidad Estatal de Louisiana, Baton Rouge, LA Secadores son utilizados en numerosos procesos industriales.
La función de un secador es utilizar procesos de transferencia de calor para secar sólidos. Existe una gran variedad de modelos de secadora. Secadores adiabáticos usan convección y contacto directo con gases para secar sólidos, mientras que no-adiabáticos de las secadoras utilizan métodos distintos de contacto gas heated para secar 1, incluyendo la conducción, radiación y radio frecuencia secado 1,
Secadoras se pueden utilizar para procesos por lotes o sean de uso continuo 1, En este experimento, se determinarán los efectos de temperatura y velocidad en la velocidad de secado de arena usando una secador de bandeja. Se probarán tres diferentes de potencia (1000 W y 1500 W y 2500 W) para dos tasas de flujo de aire diferentes, proporcionando un total de seis conjuntos de datos.
De estos datos, se pueden calcular el calor y coeficientes de transferencia de masa. Secadores de bandeja son un tipo de lote secador, que también incluyen secadores de lecho fluidizado, secadores de helada y secadores de vacío. Secadores de bandeja usan a transferencia de calor por convección para flujo de aire caliente sobre los sólidos a secar.
Son utilizados por una variedad de industrias incluyendo la producción de productos farmacéuticos y otros productos químicos 1, Por el contrario continuo secadores son comunes a industrias de productos de gran volumen, como la industria de alimentos 1,
Para iniciar el proceso en un secador de bandeja típica, la bandeja está llena uniformemente con un sólido, como arena húmeda y cargada en el aparato. Ventilador ajustable de la secadora y el calentador permiten continua las variaciones de caudal del ventilador a través del canal de secado y variaciones de deber en incrementos de 500 vatios de calor.
Como funciona la secadora, el agua se evapora de la arena en el aire. Luego se calcula la tarifa de sequía por el peso de la mezcla de agua sólido inicial y restando el peso del sólido seco final y en los varios intervalos de tiempo. Transferencia de calor es conducida por la diferencia de temperatura entre la arena y el aire circundante. donde q es el calor transferido, ṁ es el agua evaporado en un tiempo asignado o tasa de evaporación, ∆ H vap es la entalpia de vaporización, y de h es el coeficiente de transferencia de calor, T aire es la temperatura del aire y T s es la temperatura de la superficie de la arena. donde k y es el coeficiente de transferencia de masa, C es la concentración de agua, y A es el área superficial de la frontera. Concentraciones de agua en la arena (C s ) y aire (C∞) se obtiene mediante un balance de masas y cartas psicrométrico, respectivamente. donde Re es el número de Reynolds, Pr es el número de Prandtl, Sc es el número de Schmidt, D AB es la difusividad de agua en el aire y L es la longitud. Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian. El experimento consistirá en cuatro carreras, cada uno prueba una combinación diferente de uno de los dos ajustes de calor y ventilador.1. funcionamiento de la secadora bandeja
Preparar la mezcla por mezclar 500 g de arena y 150 mL de agua y para la unidad de carga en la bandeja experimental. Esparza la mezcla uniformemente en la bandeja. Con la unidad, coloque la bandeja en la cámara de secado. Encienda la unidad principal, luego encienda el soplador y el calentador. Establecer la velocidad del aire y la temperatura para cada serie. Las velocidades del tres aire deben van desde 0,8 pies/s 2.0 ft/s (una alta, media y baja) con una temperatura constante alrededor de 195 º f el. Las tres temperaturas deben oscilar entre 130-200 º F con una velocidad de aire constante de 1.8 ft/s. Tomar mediciones cada 5 minutos durante el funcionamiento entero, que debe durar 45 minutos. Los datos recogidos deben incluir temperatura aire entrada, temperatura arena, arena peso, temperatura del aire de salida, flujo de aire de salida, temperatura de bulbo seco y temperatura humeda. Use termómetros digitales para las lecturas de temperatura, ajustes de flujo de aire para el flujo de aire, una balanza digital peso de arena y un psicrómetro de Honda para las temperaturas de bulbo húmedo y seco. Repita el proceso para cada conjunto de valores, por un total de cuatro carreras únicas.
Bandeja de secado es un proceso de transferencia de masa comúnmente utilizado en la industria para separar sólidos de líquidos y calor por convección. En la bandeja de secado, se pasa una corriente de gas caliente sobre un húmedo sólida para vaporizar el líquido.
El proceso no requiere agitación y permite el control de temperatura y otras propiedades. La flexibilidad de la bandeja de secado permite que sea utilizado en la producción química, farmacéutica y alimentaria antes del empaquetado. Aunque aparentemente simple, el proceso generalmente requiere experimentación cuidadosa para optimizar las condiciones de secado sin dañar el sólido.
Este video ilustra cómo una obra secador de bandeja, demostrar un procedimiento típico para el secado de los ensayos y discutir algunas aplicaciones. Para empezar, echemos un vistazo a la operación de un secador de bandeja. El diseño más básico emplea un marco de metal rectangular que consta de una entrada de aire, ventiladores, calentadores, una bandeja y una toma de corriente.
El sólido húmedo se carga en una bandeja poco profunda, que se coloca en la bandeja. Los ventiladores y calentadores fuerza una corriente de gas caliente sobre la bandeja a una temperatura cuidadosamente controlada y la tasa de flujo. El líquido de la bandeja se evapora y se elimina del sólido. Bandeja de secado es un proceso por lotes, lo que significa que la adición y eliminación de sólidos de la secadora son pasos discretos que no pueden ocurrir simultáneamente.
Sus ventajas sobre otros métodos de secado son simplicidad y flexibilidad de funcionamiento y relativamente bajo costos fijos. Sus desventajas incluyen altos costos y el uso de la alta energía, aunque este último puede ser compensado algo por filtración y pre-formando el sólido.
Ahora que hemos visto algunos conceptos básicos de cómo opera la maquinaria de sequía, vamos a ver cómo se produce la separación. La separación del líquido del sólido consiste en dos pasos. En el primer paso, el gas transfiere calor al líquido a través de convección, haciendo que el líquido se evapore.
La tasa de transferencia de calor y por lo tanto la velocidad de evaporación dependen de la diferencia de temperatura entre el gas y el líquido y una constante de proporcionalidad empíricamente determinado llamado “coeficiente de transferencia de calor por convección”.
- En el segundo paso, se transfiere el líquido vaporizado nuevamente lejos de la interfaz a través de transferencia de masa convectiva para evitar recondensación.
- La velocidad de este proceso depende de la diferencia en la concentración de vapor entre la interfaz y la mayor parte de la corriente del gas.
Aquí constante empírica de proporcionalidad es el coeficiente de transferencia convectiva de masa. Aunque se pueden estimar los coeficientes, son únicos para el sólido se seca y la geometría de la bandeja del secador. Además, los coeficientes sólo son válidos siempre y cuando se satura la superficie sólida.
- Después de que la humedad se ha reducido significativamente, se reducirá la velocidad de secado como el movimiento interno de líquido en el sólido se convierte en el mecanismo de transferencia de masa dominante.
- Ahora que conoces los principios, vamos a ver la muestra procedimiento de sequía.
- Esta demostración ilustra el secado de una mezcla de arena y agua a diferentes temperaturas y velocidades.
En primer lugar, compruebe a la secadora para riesgos de seguridad y asegurar que el sicrómetro y otros dispositivos de medición están listas para usarse. Preparar la mezcla por mezclar 500 gramos de arena con 150 gramos de agua. Vierta la mezcla en la bandeja y asegúrese de que se extiende uniformemente.
Encienda la unidad, coloque la bandeja en la cámara de secado y registrar el peso. Luego, encienda el ventilador y la secadora. Establecer la velocidad del aire y la temperatura del ensayo. Cada ensayo será pasados 45 minutos con las mediciones a intervalos de cinco minutos. Use un termómetro digital para medir temperatura de aire de entrada, arena temperatura y temperatura del aire de salida.
Utilice el sicrómetro para medir las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo. Por último, registrar la tasa de flujo de aire de salida y el peso de la balanza. Repita el proceso para cada conjunto de valores, por un total de cuatro carreras únicas. Cuando termine la carrera, utiliza cartas psicrométrico o herramientas similares para encontrar la humedad absoluta.
La tasa de evaporación para cada ensayo se determinó mediante el trazado del peso de la mezcla en función del tiempo. Aumento de la temperatura correlacionada positivamente con la tasa de transferencia de calor conductiva y así la tasa de evaporación. Aumentar la velocidad del aire se asocia con mayores tasas de transferencia de calor por convección y transferencia total y también aumenta las tasas de evaporación.
Hay una correlación lineal positiva entre la tasa de aire temperatura y evaporación, así como entre la tasa de flujo y de la evaporación de aire. Sin embargo, la correlación experimental entre el calor y coeficientes de transferencia de masa era más débil que previsto.
- Esto puede ser debido a la humedad relativa en la interfaz de aire y arena o el efecto de la velocidad de aire sobre el peso de la bandeja.
- Bandeja de secado se aplica comúnmente en aplicaciones industriales, tanto en la producción de químicos de especialidad y en mayor escala de la fabricación, donde los gastos de mano de obra no son demasiado grandes.
Secadores de bandeja son utilizados en la industria de la transformación de los alimentos, generalmente como el último paso de fabricación antes del empaquetado. Para aumentar las tasas de evaporación mientras que el control de calidad de los alimentos, la secadora puede ser equipada con mecanismos de secado indirectos, como bandejas climatizadas y calefacción de la radiofrecuencia.
- Las condiciones de calefacción pueden modificarse durante el ciclo de secado para evitar que los materiales sólidos de descomposición, combeo o agrietarse.
- Secadores de bandeja son especialmente útiles en instalaciones donde diferentes tipos de alimentos, en cantidades diferentes, se deben secar en condiciones únicas de humedad y temperatura.
Un diseño alternativo de secador usa bandeja varios camiones. En la industria farmacéutica, se utilizan camiones para reducir tiempo y mano de obra y aumentar la uniformidad del producto. Este diseño utiliza recirculators y deflectores para controlar el flujo de aire, evitar zonas muertas y mantener la humedad y temperatura constante.
- Productos químicos sensibles, se generan Atmósferas inertes.
- Puesto que la bandeja de secado es físicamente más apacible de lecho fluido o rotativo secadora métodos, es conveniente para el secado de materiales pegajosos como polvos y drogas crudas.
- Sólo ha visto introducción de Zeus a la bandeja de secador.
Ahora debe entender los principios de la bandeja de secado, un proceso para llevar a cabo experimentos de secado bandeja y algunas aplicaciones. Gracias por ver. Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian. De los datos recogidos, puede obtenerse la siguiente información.
- Usar tablas psychrometric para determinar la humedad absoluta, que da la concentración de agua presente en el aire.
- Los coeficientes de transferencia de calor pueden calcularse utilizando las temperaturas medidas y la ecuación 1.
- Y por último, el cambio en la masa de la arena húmeda se puede utilizar para calcular la concentración de agua en la arena.
El contenido de humedad de arena disminuyó linealmente con el tiempo. Como era de esperar, la tasa de evaporación fue encontrada para aumentar con mayor flujo tasa de calor deber. Según sus ecuaciones, calor y coeficientes de transferencia de masa son directamente proporcionales a la tasa de evaporación en la interfaz de arena-aire.
- Valores teóricos de calor y coeficientes de transferencia de masa fueron encontrados para tener una fuerte correlación positiva con un R 2 de 99%.
- Los valores experimentales sólo mostraron una correlación débil después de la prueba.
- Las relaciones entre la tasa de flujo y de la evaporación de aire y temperatura y evaporación, velocidad tanto aumentado linealmente (Figura 1, figura 2).
Flujo de aire creciente (Figura 1) y temperatura creciente (Figura 2) aumentaron la tasa de evaporación. Estos gráficos muestran que cuando el aumento del flujo o la temperatura del aire y la otra variable se mantiene constante, la tasa de evaporación aumentará a un ritmo equivalente y siguen una tendencia lineal positiva. 
Figura 1: Representación de la relación entre la tasa de aire velocidad y evaporación, lo que aumentó linealmente. 
Figura 2: Representación de la relación entre tasa de temperatura y evaporación, que aumentaron linealmente. Hay muchas fuentes de error en las mediciones con las mayores fuentes de error, siendo la humedad relativa y la temperatura de la interfaz de aire y arena.
También, aire flujo tipo efecto sobre el peso de la bandeja se consideraba poco importante pero es una fuente de error. Algunos de este error pueden también han reducido la correlación del calor y coeficientes de transferencia de masa. Estos coeficientes fueron calculados teóricamente y demostrados para ser correlacionado.
Sin embargo, los datos experimentales no mostraron una tendencia significativa, a pesar de ser teóricamente similares. Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian. Una secador de bandeja se utiliza para medir la velocidad de secado de arena con respecto a la transferencia de calor convectivo y conductivo.
Usar a la secadora en tres niveles de potencia diferentes y dos caudales diferentes, fueron encontrados seis conjuntos de datos experimentales. Las mediciones se realizaron por el peso de la mezcla de arena y agua a intervalos de cinco minutos. Este experimento hizo uso de ley de la calefacción de Newton, secado modelado de tasa y el calor y la transferencia de masa de modelado.
Calor y coeficientes de transferencia de masa se determinaron con el uso de un modelo de capa límite. Teóricamente, el calor y coeficientes de transferencia de masa muestran una correlación lineal positiva muy fuerte. A pesar de los resultados experimentales mostraron una tendencia positiva, así, los datos eran demasiado inexactos para mostrar ninguna correlación significativa entre los dos.
Bandeja de secado se puede utilizar en una variedad de campos. Un tal campo es productos farmacéuticos. En productos farmacéuticos, secadores de bandeja se utilizan para secar muchas diferentes materiales base, incluyendo pegajoso, granular y materiales 2, Muchos plásticos usados en productos farmacéuticos pueden ser secados en secador de bandeja 2,
Además, precipitados, pastas y otras masas húmedas se pueden secar con una bandeja secadora, junto a drogas crudas, productos químicos, polvos y gránulos de tablet. Incluso algunos equipos se secaron en la secadora 2, Secadores de bandeja ofrecen muchas ventajas para esta industria, puesto que se utilizan para lotes, que pueden variar en tamaño y manejados sin pérdidas 2,
- Los secadores también fácilmente se ajustan para acompañar a otros materiales en una manera eficiente 2,
- En algunos casos, se utilizan secadores de bandeja en un vacío para secar productos sensibles al calor como vitaminas 2,
- Secadores de bandeja son utilizados también en 3 de procesamiento de alimentos.
Alimentos se pueden propagar hacia fuera fino y uniformemente en las bandejas para el secado de 3, Dependiendo del tipo de alimentos, secado puede realizarse por calentamiento con aire que se mueve a través de las bandejas, conducción de calefacción bandejas o estantes, o forma de radiación otros calienta las superficies 3,
” Solids Drying: Basics and Applications – Chemical Engineering. ” Chemical Engineering Solids Drying Basics and Applications Comments,N.p., n.d. Web.12 Jan.2017. ” Pharmainfo.net. ” Tray dryer by Saraswathi.B,N.p., n.d. Web.12 Jan.2017. ” Unit Operations in Food Processing – R.L. Earle. ” Unit Operations in Food Processing – R.L. Earle,N.p., n.d. Web.12 Jan.2017.
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El proceso no requiere agitación y permite el control de temperatura y otras propiedades. La flexibilidad de la bandeja de secado permite que sea utilizado en la producción química, farmacéutica y alimentaria antes del empaquetado. Aunque aparentemente simple, el proceso generalmente requiere experimentación cuidadosa para optimizar las condiciones de secado sin dañar el sólido.
Este video ilustra cómo una obra secador de bandeja, demostrar un procedimiento típico para el secado de los ensayos y discutir algunas aplicaciones. Para empezar, echemos un vistazo a la operación de un secador de bandeja. El diseño más básico emplea un marco de metal rectangular que consta de una entrada de aire, ventiladores, calentadores, una bandeja y una toma de corriente.
- El sólido húmedo se carga en una bandeja poco profunda, que se coloca en la bandeja.
- Los ventiladores y calentadores fuerza una corriente de gas caliente sobre la bandeja a una temperatura cuidadosamente controlada y la tasa de flujo.
- El líquido de la bandeja se evapora y se elimina del sólido.
- Bandeja de secado es un proceso por lotes, lo que significa que la adición y eliminación de sólidos de la secadora son pasos discretos que no pueden ocurrir simultáneamente.
Sus ventajas sobre otros métodos de secado son simplicidad y flexibilidad de funcionamiento y relativamente bajo costos fijos. Sus desventajas incluyen altos costos y el uso de la alta energía, aunque este último puede ser compensado algo por filtración y pre-formando el sólido.
Ahora que hemos visto algunos conceptos básicos de cómo opera la maquinaria de sequía, vamos a ver cómo se produce la separación. La separación del líquido del sólido consiste en dos pasos. En el primer paso, el gas transfiere calor al líquido a través de convección, haciendo que el líquido se evapore.
La tasa de transferencia de calor y por lo tanto la velocidad de evaporación dependen de la diferencia de temperatura entre el gas y el líquido y una constante de proporcionalidad empíricamente determinado llamado “coeficiente de transferencia de calor por convección”.
- En el segundo paso, se transfiere el líquido vaporizado nuevamente lejos de la interfaz a través de transferencia de masa convectiva para evitar recondensación.
- La velocidad de este proceso depende de la diferencia en la concentración de vapor entre la interfaz y la mayor parte de la corriente del gas.
Aquí constante empírica de proporcionalidad es el coeficiente de transferencia convectiva de masa. Aunque se pueden estimar los coeficientes, son únicos para el sólido se seca y la geometría de la bandeja del secador. Además, los coeficientes sólo son válidos siempre y cuando se satura la superficie sólida.
- Después de que la humedad se ha reducido significativamente, se reducirá la velocidad de secado como el movimiento interno de líquido en el sólido se convierte en el mecanismo de transferencia de masa dominante.
- Ahora que conoces los principios, vamos a ver la muestra procedimiento de sequía.
- Esta demostración ilustra el secado de una mezcla de arena y agua a diferentes temperaturas y velocidades.
En primer lugar, compruebe a la secadora para riesgos de seguridad y asegurar que el sicrómetro y otros dispositivos de medición están listas para usarse. Preparar la mezcla por mezclar 500 gramos de arena con 150 gramos de agua. Vierta la mezcla en la bandeja y asegúrese de que se extiende uniformemente.
Encienda la unidad, coloque la bandeja en la cámara de secado y registrar el peso. Luego, encienda el ventilador y la secadora. Establecer la velocidad del aire y la temperatura del ensayo. Cada ensayo será pasados 45 minutos con las mediciones a intervalos de cinco minutos. Use un termómetro digital para medir temperatura de aire de entrada, arena temperatura y temperatura del aire de salida.
Utilice el sicrómetro para medir las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo. Por último, registrar la tasa de flujo de aire de salida y el peso de la balanza. Repita el proceso para cada conjunto de valores, por un total de cuatro carreras únicas. Cuando termine la carrera, utiliza cartas psicrométrico o herramientas similares para encontrar la humedad absoluta.
La tasa de evaporación para cada ensayo se determinó mediante el trazado del peso de la mezcla en función del tiempo. Aumento de la temperatura correlacionada positivamente con la tasa de transferencia de calor conductiva y así la tasa de evaporación. Aumentar la velocidad del aire se asocia con mayores tasas de transferencia de calor por convección y transferencia total y también aumenta las tasas de evaporación.
Hay una correlación lineal positiva entre la tasa de aire temperatura y evaporación, así como entre la tasa de flujo y de la evaporación de aire. Sin embargo, la correlación experimental entre el calor y coeficientes de transferencia de masa era más débil que previsto.
Esto puede ser debido a la humedad relativa en la interfaz de aire y arena o el efecto de la velocidad de aire sobre el peso de la bandeja. Bandeja de secado se aplica comúnmente en aplicaciones industriales, tanto en la producción de químicos de especialidad y en mayor escala de la fabricación, donde los gastos de mano de obra no son demasiado grandes.
Secadores de bandeja son utilizados en la industria de la transformación de los alimentos, generalmente como el último paso de fabricación antes del empaquetado. Para aumentar las tasas de evaporación mientras que el control de calidad de los alimentos, la secadora puede ser equipada con mecanismos de secado indirectos, como bandejas climatizadas y calefacción de la radiofrecuencia.
Las condiciones de calefacción pueden modificarse durante el ciclo de secado para evitar que los materiales sólidos de descomposición, combeo o agrietarse. Secadores de bandeja son especialmente útiles en instalaciones donde diferentes tipos de alimentos, en cantidades diferentes, se deben secar en condiciones únicas de humedad y temperatura.
Un diseño alternativo de secador usa bandeja varios camiones. En la industria farmacéutica, se utilizan camiones para reducir tiempo y mano de obra y aumentar la uniformidad del producto. Este diseño utiliza recirculators y deflectores para controlar el flujo de aire, evitar zonas muertas y mantener la humedad y temperatura constante.
- Productos químicos sensibles, se generan Atmósferas inertes.
- Puesto que la bandeja de secado es físicamente más apacible de lecho fluido o rotativo secadora métodos, es conveniente para el secado de materiales pegajosos como polvos y drogas crudas.
- Sólo ha visto introducción de Zeus a la bandeja de secador.
Ahora debe entender los principios de la bandeja de secado, un proceso para llevar a cabo experimentos de secado bandeja y algunas aplicaciones. Gracias por ver.
¿Qué tipo de mecanismo de transferencia de calor tiene una secadora de pelo?
El secador de manos o de pelo, que transmiten calor por convección forzada. Cuando el vapor de agua empaña los vidrios de un baño, por la caliente temperatura del agua al bañarse.
¿Qué tipo de transferencia de calor utiliza un calentador eléctrico?
Transmisión del calor generado en el conductor – Para evitar que se funda el conductor, hay que transferir el calor generado por el efecto Joule. Para mejorar esa transmisión térmica, en general los calefactores tienen mayor área o superficie de contacto con el medio que les rodea. Dependiendo de la aplicación, el calor se transfiere en una o más de las 3 formas posibles.
Por conducción ( hervidores, planchas, desempañadores, etc.) Por convección (secadores de pelo, calentadores de aire, etc.) Por radiación (tostadores, estufas de cuarzo, etc.)
¿Cuál es la transferencia de calor de una tostadora?
Durante el tostado, el calor se transfiere a los granos de café en el tostador por conducción, convección y radiación. En los tostadores de tambor, el 70% del calor se transfiere por convección y el 30% por conducción.
¿Qué es transferencia de calor por convección ejemplos?
Convección, que es la transferencia de calor por el movimiento macroscópico de un fluido. Este tipo de transferencia se produce, por ejemplo, en una caldera de aire forzado y en sistemas de climatización.
¿Qué tipo de transferencia de calor utiliza un horno de microondas?
¿Cómo calienta un microondas los alimentos?, ¿por qué parte de la comida puede estar fría y el resto quemando? Para entender el funcionamiento de un microondas, una de las cosas que tenemos que entender es ¿qué supone aumentar la temperatura de una sustancia? La materia está formada por átomos, y éstos se agrupan en moléculas. Con la temperatura medimos la agitación de estas moléculas, es decir, la velocidad con la que oscilan o se mueven de un lado a otro dentro de la materia.
- Cuanto más temperatura tiene un cuerpo o más se calienta la materia, más rápida es esta agitación.
- Podríamos imaginar qué es la temperatura estableciendo un símil entre las moléculas de un cierto cuerpo y un salón en el que se está bailando.
- Un cuerpo frío tendría su equivalente en un baile lento: las personas se mueven pausadamente, de un lado a otro.
Un cuerpo caliente, en cambio, tendría su analogía en un salón donde las personas están bailando rock and roll y, realizan movimientos más agitados, sin alejarse mucho del mismo sitio. Calentar algo equivale, por lo tanto, a hacer que las moléculas vibren o se muevan u oscilen más rápidamente. A través del aire caliente que lo envuelve, calentándolo de fuera hacia dentro. Por medio de una radiación muy fuerte de tipo infrarrojo, que normalmente es producida por una resistencia que calienta la parte superior del alimento, al igual que el sol nos calienta. En este caso, el calor se transmite desde la parte superior hacia el interior del alimento, de forma que poco a poco se va perdiendo el agua que contiene el alimento en su parte exterior y se traslada el calor al interior, cocinándose el alimento.
- Por ello, las cosas cocinadas de esta manera están crujientes.
- En un microondas el efecto es diferente.
- Para empezar no existe nada caliente en el exterior que cocine el alimento, sino que la energía de las microondas se genera directamente, en el interior del alimento.
- Por así decirlo, los alimentos que normalmente cocinamos en el microondas son ligeramente trasparentes a las microondas.
Éstas llegan a su interior y, a medida que se van propagando por el alimento, lo calientan. Ya sabemos que las microondas penetran en los alimentos y los calientan, pero ¿de qué modo los calientan? Las microondas hacen oscilar, vibrar, las moléculas del agua, los azúcares y ciertas grasas.
De todas las sustancias que componen un alimento, la más activa es el agua. Las microondas agitan a las moléculas de agua, las hacen rotar rápidamente de un lado para otro, a una velocidad tremenda (unos 2.400 millones de veces por segundo) y, en ese movimiento de giro rápido, las moléculas de agua chocan con las que hay en su entorno y les van comunicando energía, pero desordenada, con lo cual se produce un aumento de temperatura.
Un símil parecido sería el de frotar una mano contra otra rápidamente. La energía del movimiento se trasforma en esa “energía desordenada” que es el calor. Por último, lo que nos podemos plantear es ¿por qué las moléculas de agua vibran o se agitan en presencia de las microondas? Es decir, ¿cómo una onda electromagnética, que es lo que es una microonda, propaga la energía? Unas ondas que podemos visualizar con facilidad son las que, por ejemplo, se propagan cuando una piedra cae al agua.
- Cuando en un estanque con hojas o ramas dejamos caer una piedra se produce una perturbación, es decir, una onda en la superficie.
- Aunque el agua no se desplaza, no se mueve de un sitio para otro, lo que sí se desplaza es esa perturbación, esa energía que hace que, a una cierta distancia, la ramita o la hoja se muevan de arriba hacia abajo.
Una onda es una manifestación de la energía, en la cual ésta se propaga de un sitio para otro sin que realmente haya un transporte de materia. Cuando se arroja una piedra a una ramita, la piedra mueve la rama materialmente. Pero cuando se arroja una piedra al agua y se genera una perturbación, lo que mueve la rama no es un objeto sino la energía que se propaga.
- Una vez que tenemos clara la idea de que la energía se puede propagar como oscilación, como una onda, lo siguiente es entender cómo un campo magnético puede ser el medio en el cual se propague esta energía en forma de onda.
- Experimentarlo es muy sencillo.
- Basta con poner un imán sobre una mesa y desde abajo mover otro imán de un lado para otro.
El imán que se encuentra sobre la mesa responde a esas oscilaciones del imán que estamos moviendo por abajo. No hay materia que se esté moviendo o que esté chocando con el imán de arriba; la energía de nuestro movimiento es la que pasa del imán que se encuentra debajo al que está encima.
Demostramos, así, que los campos eléctricos y los campos magnéticos pueden trasmitir energía. Las ondas electromagnéticas son, a fin de cuentas, oscilaciones en un campo magnético similares a las oscilaciones que la piedra produce en el agua. ¿Qué es lo que sucede? Que las moléculas de agua se comportan como pequeños imanes.
Es lo que se llama moléculas polares: tienen un polo positivo y uno negativo. En este caso no son fuerzas magnéticas sino eléctricas, pero de comportamiento similar. Las ondas electromagnéticas son oscilaciones del campo eléctrico y magnético que hacen que la molécula vibre del mismo modo que los imanes del ejemplo anterior. Que las microondas son ondas electromagnéticas que trasmiten energía. Que las moléculas de agua son pequeños imanes que sienten esas oscilaciones del campo magnético producidas por las microondas. Que al sentir esas oscilaciones se agitan y hacen vibrar a las otras moléculas y que, precisamente esa vibración, ese aumento de energía oscilatoria en las moléculas del alimento, es precisamente el calor. La otra idea a tener en cuenta es que, como resultado de la capacidad de las microondas para penetrar, al menos parcialmente, en el alimento, ese calor no se produce como sucede en los hornos convencionales en la superficie, sino que se va a producir en el interior del alimento.
Esto hace que el cocinado sea muy rápido, porque toda la energía se libera en el alimento. Es rápido, además, porque se libera de modo uniforme por todo el alimento, es decir, el calor no tiene que pasar desde el exterior al interior, sino que se genera en el interior del propio alimento. Este efecto de calor repartido uniformemente por todo el alimento explica por qué los alimentos cocinados con microondas tienen ese aspecto crudo y un poco húmedo a veces.
Realmente lo que sucede es que el calor generado dentro hace que el agua prácticamente se evapore o hierva desde el interior al exterior y no se produzca esa capa reseca que da el aspecto crujiente a los alimentos preparados en un horno convencional.
¿Qué tipo de mecanismo de transferencia de calor tiene un horno?
Las necesidades de las empresas actuales se enfocan en los procesos que les permitan las producciones en masa, de la forma más rápida, económica y sin tener que poner en riesgo la calidad de los productos finales. Dentro del área industrial es común encontrar los procesos que requieren calor, elevando las temperaturas de forma progresiva hasta alcanzar los grados ideales para poder obtener las funciones que se buscaban.
- Uno de los hornos más comunes para procesos industriales es el horno de convección forzada, en el cual un gas (generalmente aire) fluye a través del horno para transferir el calor.
- El mecanismo de transferencia de calor por movimiento de la masa es lo que conocemos como convección, mientras que la convección forzada es el mecanismo de transferencia de calor entre una superficie y la atmósfera de una cámara, con un movimiento que fluye alrededor de la pieza transfiriendo el calor.
Los hornos de convección forzada deben contar con la capacidad de operar sin perder su homogeneidad, llevando el aire de una temperatura ambiente hasta los máximos niveles de calor, pero también de llevarlo a un punto intermedio. En estos hornos no todos los patrones de circulación de aire se aplican a un mismo proceso, ya que las cámaras de flujo tienen diseños horizontales, verticales y combinados.
- Al interior de los hornos de convección forzada se utiliza acero, después una capa de fibra aislante y el cuerpo exterior puede ser acero, u aluminio.
- Los hornos de convección son muy utilizados para el polimerizado de pinturas, o para los curados a temperaturas menores a 500°C.
- Cuando la temperatura del horno es superior a los 500C se recomienda el uso de acero inoxidable en el interior del horno, así como aumentar el grosor de la fibra aislante.
Un horno de convección forzada puede utilizarse a gas, electricidad o a vapor como fuente de energía, siendo el vapor el más recomendable para las bajas temperaturas; los hornos eléctricos o electro-térmicos son los más utilizados en las industria porque producen el calor de forma sencilla, al hacer pasar la corriente eléctrica a través de una resistencia que rodea al horno, calentando desde el exterior a través de una bobina enrollada en un material, que puede ser un tubo de material metálico o refractario.
Estos hornos se utilizan con el fin de controlar la temperatura con mayor precisión, ya que el tipo de resistencia que se utilicen puede ofrecer un mayor desempeño, siendo el principal inconveniente de estos hornos el costo de operación, pues el uso de electricidad representa un costo más elevado que con el uso de gas, que en vez de una resistencia utilizan un sistema generador de combustión del oxígeno y el gas, que produce una llama para calentar al interior del horno.
Los hornos de convección forzada suelen utilizar el sistema de gas, por lo que son una alternativa económica y eficaz para las industrias; los quemadores de estos hornos se pueden encontrar en diferentes tamaños y potencias, con lo que se puede satisfacer las necesidades especiales de cada industria o sector.
Además de estos quemadores, el horno a gas debe contar con suficiente aire que circule al interior, por lo que suelen contar con ventiladores que se ubican en las cámaras de circulación al exterior para evitar que la llama producida tenga contacto directo con las piezas que van a curarse en el horno.
Cuando buscamos un horno de convección, es muy importante tener en cuenta el tipo de aplicación y las características de las piezas y materiales con los que se van a trabajar, con el fin de utilizar la mejor opción, que brinde los resultados esperados y ayude a reducir los costes de operación.
Recordemos que los hornos que utilizan los procesos de convección llevan a las piezas a la temperatura de curado calentando el aire al interior de las cámaras, donde se pueden colocar piezas mediante el uso de resistencias eléctricas o de quemadores de gas y mejorar la circulación con sistemas especiales (que provocan la convección forzada) y que permiten las operaciones de forma continua o estática.
Además podemos encontrar otros hornos de curado, que son los infrarrojos y los de radiación; los hornos de paneles infrarrojos son hoy en día una forma más eficaz de complementar a los hornos de convección, se pueden utilizar para el curado de esmaltes o pinturas en polvo, secado se solventes, procesos de moldeo, calentamiento, incubado o termoformado.
- Estos hornos funcionan a través de energía infrarroja irradiada por el aire y re-direccionada y enfocada por un cuerpo cercano, sin un medio para transmitir la energía.
- Cuando la energía infrarroja se absorbe, la temperatura del recubrimiento incrementa y transmite el calor a la superficie por un proceso de conducción, por lo que los materiales de conductividad térmica absorben y distribuyen esta energía, por lo que aceleran los procesos y reducen los costes.
Suelen utilizarse previo al horno de convección, con el fin de que las piezas incrementen su calor y alcancen con mayor rapidez la temperatura de curado, que terminará con el proceso de convección. En Powder Tronic contamos con la mayor variedad de hornos para el curado, visítanos y encuentra aquí el que tu negocio necesita.
¿Cuál es la transferencia de calor de una taza de café?
Conducción. Cuando se coloca una cucharita en una taza de café caliente, notamos que a través de la cucharita pronto el extremo frío se calienta. Esta observación demuestra que el calor se conduce a través de la cucharita.
¿Cuándo utilizamos la transferencia de calor en nuestra casa?
Transferencia del calor | Investigando el calor | Serie investigando La transferencia del calor aparece frecuentemente en la vida cotidiana, por ejemplo cuando calentamos agua en un cazo en el fuego de nuestra casa o cuando ponemos la calefacción. 
( Dominio público ) Es conocido que la transferencia de calor se puede realizar de tres formas: conducción, convección y radiación. Además tenemos claro que la transferencia de calor se produce entre sistemas en contacto que tienen diferentes temperaturas., ( Dominio público ) Vamos a ver un vídeo sobre la transferencia de calor. Es conveniente tomar anotaciones para luego emplearlas en nuestra investigación. Podemos emplear el siguiente guion:
| Conducción | Convección | Radiación | |
| ¿Cómo se produce? | |||
| Ejemplos |
Veamos el vídeo:, ( )
¿Qué tipo de energía es el secador de pelo?
Alimentación. El secador pelo funciona por medio de corriente alterna suministrada por un enchufe doméstico.
¿Cómo funciona el mecanismo de transferencia de calor?
Transferencia de calor – Lo que ocurre es que realmente estamos interesados en la tasa de transferencia de calor. La determinación de las velocidades de transferencia de calor hacia o desde un sistema y, por lo tanto, los tiempos de calentamiento o enfriamiento, así como la variación de la temperatura, es objeto de la ciencia de la transferencia de calor.
La transferencia de calor nos ayuda a resolver las cuestiones planteadas en el inicio de este escrito y juega un papel determinante en el diseño de prácticamente todos los equipos y dispositivos que nos rodean: nuestros ordenadores y televisores deben considerar las tasas de transferencia de calor que permitan su refrigeración y eviten sobrecalentamientos que afecten a su funcionamiento, los electrodomésticos como cocinas, secadoras y neveras tienen que asegurar las características de calentamiento/enfriamiento para las que van a ser comercializadas.
En la construcción de nuestros hogares, se realiza un estudio de transferencia de calor, en base al cual se determina el espesor del aislamiento térmico o del sistema de calefacción. En el sector industrial, los equipos como intercambiadores de calor, calderas, hornos, condensadores, baterías, calentadores, refrigeradores y paneles solares están diseñados principalmente sobre la base del análisis de transferencia de calor.
Equipos más sofisticados como coches y aviones requieren estos estudios que permita evitar calentamientos no deseados de motores o de habitáculos. Los procesos de transmisión de calor no sólo aumentan, disminuyen o mantiene las temperaturas de los cuerpos afectados, también pueden producir cambios de fase, como la fusión del hielo o la ebullición del agua.
En ingeniería, los procesos de transferencia de calor suelen diseñarse de forma que aprovechen estos fenómenos. Las cápsulas espaciales que regresan a la atmósfera de la Tierra a velocidades muy elevadas, están dotadas de un escudo térmico que se funde de forma controlada en un proceso llamado ablación para impedir un sobrecalentamiento del interior de la cápsula.
- La mayoría del calor producido por el rozamiento con la atmósfera se emplea en fundir el escudo térmico y no en aumentar la temperatura de la cápsula.
- La transferencia del calor es pues el proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura.
Este calor puede transferirse de tres formas: por conducción, por convección y por radiación. Aunque estos tres métodos de transferencia tienen lugar muchas veces simultáneamente, habitualmente uno de los mecanismos predomina sobre los otros dos.