Propuesta Trabajo Grado

TERMODINMICA

Act. No. 11. Proyecto Final

Termodinmica 201015Grupo 21

Tutor de Curso: Rubn Daro Munera Tangarife

INGENIERA INDUSTRIALUNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)CEAD EJE CAFETEROCOLOMBIA2013INTRODUCCIN

El propsito de este proyecto, es aplicar los conocimientos adquiridos a lo largo del desarrollo de las dos unidades didcticas del curso Termodinmica, como son; Unidad 1. Ley cero, Trabajo y Primera Ley de la Termodinmica y Unidad 2. Segunda Ley y Aplicaciones de la Termodinmica. Estos conceptos sern aplicados de forma prctica a travs del desarrollo de una actividad que implica una lluvia de ideas por parte de los integrantes del grupo, con el fin de seleccionar un proceso para la elaboracin de un producto, el cual pueda ser discriminado en sus distintas etapas y realizar los respectivos clculos termodinmicos a dos de estas. Identificando los procesos termodinmicos a los que hay que someter al sistema termodinmico para la elaboracin del producto, realizar los clculos de consumos energticos, trabajo, cambio de entropa y realizar los calcular correspondientes segn la primera ley de la termodinmica.

Dicha actividad se realiza de forma colaborativa, con la intensin de aclarar todas aquellas dudas existentes en el desarrollo acadmico del curso y con la asesora brindada por parte de nuestro tutor. En este tambin se ver reflejado el compromiso y responsabilidad por parte de cada uno de los integrantes que participan del desarrollo del mismo.

1. OBJETIVOS

1.1 Objetivo General

Evaluar los conocimientos y las competencias acadmicas desarrolladas por los estudiantes del curso TERMODINMICA a travs de la investigacin de un proceso productivo real donde se puedan realizar clculos termodinmicos.

1.2 Objetivos Especficos

Reconocer los conceptos termodinmicos que se aplican a los procesos industriales, en este caso particular el proceso de elaboracin de mermelada.

Afianzar conocimientos y destreza al realizar los clculos de cantidad de calor, energa, trabajo y entropa.

Fortalecer los conocimientos y aplicacin de los principios termodinmicos en la determinacin de los consumos energticos en el proceso de elaboracin de la mermelada.

Lluvia de Ideas:Para el desarrollo del presente proyecto se inici con una lluvia de ideas referentes al proceso productivo a escoger la cual se relaciona a continuacin:

El estudiante Sebastin Camacho sugiere el proceso de produccin de la gaseosa argumentando que es un proceso sencillo y que se pueden realizar clculos termodinmicos en las etapas de mezclado de materia prima y enfriado de la bebida.

El estudiante Yamid Obando propone que se estudie el proceso de elaboracin de yogur y menciona que en este proceso productivo se tienen etapas de cambios de temperatura como la pasteurizacin y el almacenamiento en frio.

El estudiante Sebastin Camacho propone el proceso productivo de elaboracin de dulce de guayaba donde expresa que contiene una etapa de evaporacin en la cual se enfocaran los clculos solicitados.

El estudiante Yamid Obando sugiere el proceso de elaboracin de mermelada con el argumento que es un proceso sencillo de analizar y que los clculos necesarios se pueden realizar en las etapas de coccin y enfriamiento.

Seleccin del proceso.Teniendo en cuenta que hasta la fecha establecida por el grupo para l envi de ideas acerca de procesos a analizar ningn estudiante aparte de Sebastin Camacho y Yamid Obando participo de la actividad, entre estos dos estudiantes mencionados y basado en investigaciones que cada uno realizo individualmente se escoge el proceso de Elaboracin de Mermelada. Los puntos que tuvieron ms influencia para esta seleccin fueron la sencillez del proceso a analizar y la similitud del proceso con los trabajos colaborativos previos desarrollados durante el desarrollo del curso.

PROCESO ELABORACIN DE MERMELADA:En el diagrama que se relaciona a continuacin es posible verificar cada una de las etapas correspondientes al proceso de elaboracin de mermelada a base de pulpa de fruta y las dos etapas marcadas en color azul son las etapas en las cuales se ve sometido el sistema a un proceso termodinmico para la elaboracin del producto.

Clculos termodinmicos para el proceso de Coccin.

En el proceso de coccin se mezclan los ingredientes necesarios en una marmita abierta con agitador constante, la cual tiene capacidad de 100 litros y opera con combustin de GLP (Gas licuado del petrleo), los ingredientes ingresan a temperatura ambiente y se llevan hasta 120C, agitando constantemente. Los ingredientes que se adicionan y sus cantidades se relacionan a continuacin.Los grados Brix de la mermelada son 68. Jugo de Pulpa de Fruta : Pia - 50 litros Azcar-20 Kilogramos Pectina Ctrica-500 Gramos cido Ctrico-250 gramosPrimero definimos el proceso termodinmico al cual es sometido el producto, y tenemos que:Es un proceso abierto ya que este supone un intercambio tanto de materia como de energa hacia el exterior, adems es un proceso isobrico ya que este se realiza a presin constante, para nuestro caso esta presin es la presin atmosfrica.Ya identificado el proceso, procedemos a realizar los clculos correspondientes.Debemos hallar la capacidad calorfica de la mermelada, como esta es una solucin azucarada, este valor se determina por mtodos de laboratorio, ya que el efecto de este estudio se nos hace muy complicado tomamos la siguiente relacin:

Hacemos la conversin de los grados centgrados a grados Kelvin:

Tambin debemos hallar la masa total de la sustancia, para esto asumimos la densidad del jugo de pia como , y por esto tenemos que:

Para realizar el clculo energtico utilizamos la formula siguiente:

El signo positivo nos indica que el calor ingresa al sistema.Ahora hallamos el trabajo realizado con la siguiente formula:

(1)Para hallar el tomamos el volumen de los 50 litros de pulpa de fruta el cual es de .

(1) Extrado el 08 de Diciembre de 2013 de http://www.meteoprog.com.co/es/review/Cartago/Dado que en la coccin se logra eliminar entre el 25% al 35% de agua en un alimento (2), el cual en nuestro proceso solo es contenida por el jugo de la pulpa de fruta, tomamos el promedio que es el 30% del valor del volumen inicial, para lo cual tenemos: Entonces:

El signo negativo significa que el trabajo se realiza sobre el sistema.

Hallamos la entropa especfica para este sistema termodinmico correspondiente al proceso seleccionado.

Para la primera ley de la termodinmica tenemos que el cambio de energa interna es:

(2) Extrado el 08 de Diciembre de 2013 de http://www.mific.gob.ni/LinkClick.aspx?fileticket=N9nBkwDWGnQ%3D&tabid=438&language=es-NI

Clculos termodinmicos para el proceso de Enfriamiento.

Una vez terminado el proceso de coccin la mezcla se deja reposar hasta alcanzar una temperatura de 85 C, despus dentro de unos contenedores sellados se lleva a un refrigerador industrial el cual baja la temperatura de 85C a 40 C para despus proceder al empacado en el envase correspondientePrimero definimos el proceso termodinmico al cual es sometido el producto, y tenemos que: Es un sistema cerrado ya que slo se presenta intercambio de energa pero no de materia y el proceso que all aplica es Isocrico ya que sugiere un volumen constante.

Procedemos a realizar los clculos termodinmicos del sistema teniendo cuenta que en los procesos isocricos no se presentan interacciones de trabajo, por lo tanto este es igual a 0.

Para calcular el consumo energtico tenemos que: Dnde:

El signo negativo nos indica que el sistema perdi calor.

El cambio de entropa para este sistema est definido por:

Para la primera ley de la termodinmica tenemos que el cambio de energa interna segn el proceso isocrico es:

En cuanto a los ciclos termodinmicos necesarios para la operacin del proceso de elaboracin del producto, al momento del enfriamiento se hace referencia al proceso cclico de la mquina de Carnot, ya que los fundamentos termodinmicos del proceso son los mismos en los cuales se basa la mquina de Carnot.

CONCLUSIONES

Gracias al desarrollo del presente informe, en todas y cada una de sus partes; y a las participaciones a conciencia y significativas realizadas en cada uno de los trabajos colaborativos, fue posible culminar a satisfaccin con el curso de termodinmica, alcanzando de esta forma los objeticos propuestos en cada una de sus actividades y concretamente en el desarrollo de los clculos correspondientes del proceso seleccionado para el informe, el cual fue la elaboracin de la mermelada. Este fue discriminado en sus distintas etapas Identificando los procesos termodinmicos a los que hay que someter al sistema termodinmico para su elaboracin, obteniendo de esta forma los consumos energticos, trabajo, cambio de entropa y los datos correspondientes a la primera ley de la termodinmica.Adicional a esto se logra fortalecer el compromiso y la participacin en el desarrollo de las actividades de cada uno de los integrantes del grupo colaborativo ya que los proyectos realizados son de suma importancia ya que son casos aplicados a la cotidianidad o vida real.

BIBLIOGRAFA

Mnera, R. (2013). Protocolo Termodinmica. Colombia. Escuela de Ciencias Bsicas, Tecnologa e Ingeniera UNAD.

Mnera, R. (Febrero de 2013). Modulo Termodinmica. Colombia. Escuela de Ciencias Bsicas, Tecnologa e Ingeniera UNAD.

Cartago, Valle del cauca. (2013). En Proyecto Meteoprog. Recuperado el 08 de Diciembre de 2013 a las 17:00 de http://www.meteoprog.com.co /es/review/Cartago/.

Manual tecnolgico para el proceso de mermelada de pia (Noviembre de 2012), Centro de produccin ms limpia de Nicaragua. Recuperado el 08 de Diciembre de 2013 a las 18:00 de http://www.mific.gob.ni/LinkClick.aspx?fileticket=N9nBkwDWGnQ%3D&tabid=438&language=es-NI.

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