Conceptos básicos de transferencia de calor

1. Universidad Centroccidental
Lisandro Alvarado
Decanato de Agronomía
Programa de Ingeniería Agroindustrial
Conceptos Básicos de la
Transferencia de Calor en el
Procesado de Alimentos
Prof.: Ing. Erika Barreto

2. INTRODUCCION
El calentamiento y el enfriamiento son
los procesos más habituales en una
planta de procesado de alimentos.
Es común
encontrar
Unidades de
pasteurización,
esterilización,
refrigeración,
congelación, secado y
evaporación.

3. INTRODUCCION
Estos procesos son necesarios para prevenir la
degradación de los alimentos por causas
microbiológicas y enzimáticas, haciéndolos
aptos y seguros para el consumo y alargando
la vida útil de los mismos..

4. INTRODUCCION
Algunas propiedades organolépticas deseables
son adquiridas por los alimentos cuando son
enfriados o calentados.

5. INTRODUCCION
En estos procesos ocurre la
transferencia de calor entre un producto
y un agente calefactor o refrigerante, en
forma de entrada de calor (para lograr la
destrucción de microorganismos
patógenos) o en forma de eliminación de
calor (para lograr el retardo de las
reacciones de deterioro).

6. CONCEPTOS BASICOS
ElEl calorcalor es la transferencia de energía entrees la transferencia de energía entre
diferentes cuerpos o diferentes zonas de undiferentes cuerpos o diferentes zonas de un
mismo cuerpo que se encuentran a distintasmismo cuerpo que se encuentran a distintas
temperaturas.temperaturas.

7. CONCEPTOS BASICOS
Este flujo siempre ocurre
desde el cuerpo de mayor
temperatura hacia el
cuerpo de menor
temperatura, ocurriendo la
transferencia de calor
hasta que ambos cuerpos
se encuentren en
equilibrio térmico.

8. CALOR: UNIDADES DE
MEDIDA
La unidad de medida del calor en el SistemaLa unidad de medida del calor en el Sistema
Internacional de Unidades es el Joule (unidad deInternacional de Unidades es el Joule (unidad de
medida).medida).
Otras unidades ampliamente utilizadas son elOtras unidades ampliamente utilizadas son el
BTU y la caloría (cal), que es la cantidad deBTU y la caloría (cal), que es la cantidad de
energía que hay que suministrar a un gramo deenergía que hay que suministrar a un gramo de
agua a 1 atmósfera de presión para elevar suagua a 1 atmósfera de presión para elevar su
temperatura 1 °C.temperatura 1 °C.

9. PROPIEDADES TERMICAS DE
LOS ALIMENTOS
Son claves y fundamentales en los
procesos térmicos, ya que afectan
directamente el diseño y operación de los
equipos involucrados en los procesos
• Calor Especifico (Cp)
• Conductividad Térmica (K)
• Difusividad Térmica (α)
• Calor latente (ΔH)

10. Calor Específico Cp
Es la cantidad de calor que se necesita
para provocar un incremento en la
temperatura de una sustancia por unidad de
masa sin que tenga lugar un cambio de
estado.
Unidades: J/(kg.ºC); BTU/(lbm.ºF).
Tm
Q
Cp
∆⋅
=

11. Calor Específico Cp
Depende de la composición del producto,
humedad, temperatura y presión.
En la mayoría de las aplicaciones se utiliza
el calor especifico a presión contante cp, ya
que su variación es menor al compararlo
con el calor especifico a volumen constante
cv.

12. Conductividad Térmica k
Es una medida de la velocidad con la que el
calor se transmite a través de una unidad
de espesor de ese material cuando existe
un gradiente de temperatura entre sus
extremos.
Cm
W
Cms
J
k
°
=
°
=
...

13. Conductividad Térmica k
Otra unidad comúnmente empleada es
Indica la facilidad con la que el calor
atraviesa un cuerpo.
Ffth
BTU
k
°
=
..

14. Conductividad Térmica k
Tipo de Material Conductividad
Térmica k
Metales 50-400 W/m.°C
Aleaciones 10-120 W/m.°C
Agua 0,597 W/m.°C
Aire 0,0251 W/m.°C
Materiales Aislantes 0,035 -0,173 W/m.°C

15. Conductividad Térmica k
En igualdad de condiciones sentimos más
caliente o más frío un metal que la madera,
porque el metal conduce el calor cientos de
veces mejor que la madera.
Sentimos más frío cuando nos sumergimos
en agua a igual temperatura que el aire, en
parte porque el agua conduce 20 veces
mejor que el aire el calor que escapa de
nuestro cuerpo.

16. Difusividad Térmica α
Caracteriza la rapidez con la que varía laaracteriza la rapidez con la que varía la
temperatura del material ante unatemperatura del material ante una
solicitud térmica, por ejemplo, ante unasolicitud térmica, por ejemplo, ante una
variación brusca de temperatura en lavariación brusca de temperatura en la
superficie.superficie.
Se determina mediante la siguiente
relación:
pc
K
.ρ
α =

17. Difusividad Térmica α
La mayor difusividad térmica se obtiene
en materiales con k muy elevado pero
con calores específicos pequeños y
densidades pequeñas.
Los materiales con alta difusividad
ajustan rápidamente su temperatura a la
de sus alrededores.
pc
K
.ρ
α =

18. Calor Latente ΔH
Es la cantidad de energía necesaria para
provocar un cambio de fase de la
sustancia.
∆Hvap: cambio de fase líquido a vapor.
∆Hcong: cambio de fase líquido a sólido.
Unidades: J/kg; BTU/lbm.

19. Calor Latente ΔH