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TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
CONCEPTOS Y DEFINICIONES REFRIGERACION Y CONGELAMIENTO
PROF.: TOMAS VARELA
ALUMNO : DIEGO EFRAIN VILLALOBOS GONGORA
INDICE
INTRODUCCION………………………………………………….1
ANTECEDENTES HISTORICOS...…………………………..2-3
CONCEPTOS REFRIGERACION……………………………..4
CONGELACION………………………………………………..5-6
PARTICULARIDADES(TRANSMISION DE CALOR,TEMPERATURA)……………………………………7-9
METODOS DE CONSERVACION DE ALIMENTOS ………………………………………………….9-12
TERMOPAR……………………………………………………..12
CLASIFICACION……………………………………...………...13
COMPOSICION………………………………………………….14
ECUACIONES……………………………………………….15-21
APLICACIONES………………………………………………...21
BIBLIOGRAFIA………………………………………………….22
TEMARIO
TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
“CONSULTA”
*SISTEMAS DE REFRIGERACION Y CONGELACION.
*CAMBIOS EN ALIMENTOS POR REFRIGERACION.
*SISTEMAS DE CONGELACION.
*APLICACIÓN DE TERMOPARES INDUSTRIALES, DEFINICION Y MATERIALES DE LOS QUE ESTAN ELABORADOS.
*DEFINICION Y FORMULA CURVAS DE TRATAMIENTO TERMICO.
INTRODUCCION
DESARROLLO HISTORICO DEL ACONDICIONAMIENTO
No obstante que la refrigeración, como la conocemos actualmente, data de unos
sesenta años, algunos de sus principios fueron conocidos hace tanto como 10 000
años antes de Cristo.
Uno de los grandes sistemas para suprimir el calor sin duda fue el de los egipcios.
Este se utilizaba principalmente en el palacio del faraón. Las paredes estaban
construidas de enormes bloques de piedra, con peso superior de 1000
Toneladas y de un lado pulido y el otro áspero.
Durante la noche, 3000 esclavos desmantelaban las paredes y acarreaban las
piedras a el Desierto del Sáhara. Como la temperatura en el desierto disminuye
notablemente a niveles muy bajos durante el transcurso de la noche, las piedras
se enfriaban y justamente antes de que amaneciera los esclavos acarreaban de
regreso las piedras al sitio donde el palacio y volvían a colocarlas al sitio donde
estas se encontraban.
Se supone que el faraón disfrutaba de temperaturas alrededor de los 26.7°C,
mientras que afuera estas se encontraban hasta en los 54°C o mas. Como se
menciono se necesitaban 3000 esclavos para poder efectuar esta labor de
acondicionamiento , lo que actualmente se efectúa fácilmente.
Desde que el hombre primitivo cazaba animales tropezó con el problema de cómo
preservar sus alimentos de una estación a otra, o desde un período de abundancia
a otro de escasez. El secado, el salado y la utilización de medios fríos naturales
son quizá los primeros intentos de conservación realizados por el hombre.
El empleo del hielo natural para la preservación de productos tuvo su máximo
desarrollo
a finales del siglo xviii y principios del xix. Este hielo natural era transportado
1
desde el Norte hacia los asentamientos y ciudades sureñas. Frederick Tudor,
conocido como el rey del hielo, desarrolló con materiales aislantes contenedores
que disminuían las pérdidas por descongelación desde 66 % a menos de 8 %. De
esta forma envió a Martinica un barco cargado de hielo para tratar allí una
epidemia de fiebre amarilla, hecho que se registra como el primer intento en la era
industrial del hielo. El abastecimiento de hielo natural se convirtió en una industria
en sí.
El uso del hielo se hizo cada vez más accesible y amplio, pues aumentaron las
compañías y los propietarios que entraban en el negocio, y los precios
decrecieron.
Para 1847 la extracción de hielo llegó a ser alta: mil toneladas por día. Con el
desarrollo también aparecieron problemas de salud, y para 1890 el hielo natural se
convirtió en un problema debido a la contaminación y las descargas albañales. Los
primeros rasgos de estas situaciones se presentaron en la industria cervecera, y le
continuaron las industrias de la carne y la leche.
Conocidos los problemas que presenta la tecnología del hielo, los hombres más
avanzados del mundo de la ciencia y la técnica se dieron a la tarea de desarrollar
investigaciones para dar solución a estos inconvenientes. La tecnología de la
refrigeración aportó la solución al problema mediante el hielo fabricado
mecánicamente, lo que dio origen a la refrigeración mecánica o refrigeración
artificial.
En un principio, y durante muchos años, los escépticos opinaron que la
refrigeración artificial jamás se convertiría en una industria importante. En 1887,
por ejemplo,
A. W. Hoffman escribió en The Journal of Franklin Institute: «La máquina de hielo,
por más que mejoren y aumenten sus efectos, nunca podrán, en las zonas del
Norte, donde los inviernos generalmente son fríos y con escarcha, adquirir
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suficiente importancia como para siquiera suscitar demanda. Servirán meramente
como valiosos sustitutos que podrán independizarnos de la variabilidad de las
estaciones». Este planteamiento estaba basado en considerar que la recolección
de hielo en los lagos y ríos durante la temporada invernal, con la finalidad de
almacenarlo y usarlo en el verano, sería suficiente para cualquier necesidad
frigorífica.
Los primeros pasos en el diseño de compresores, que más tarde tuvieron
aplicación en la refrigeración mecánica, se produjeron a principios del siglo xix,
tales como los compresores de paleta, de tornillo y reciprocantes. Ya en los inicios
del siglo xx surgen los turbocompresores y los compresores rotatorios. Las
máquinas de refrigeración del tipo por absorción vieron la luz en 1859.
Junto con la refrigeración también se produjo un cambio en la dieta alimentaria;
además, no sólo se manifestó un crecimiento económico, sino también creció la
distancia entre el consumidor y la fuente productora de alimento, y se rompió así la
barrera de los climas y las estaciones.
Las aplicaciones más frecuentes de la refrigeración y el aire acondicionado se
pueden dividir en producción y distribución de alimentos, uso en procesos
industriales e industrias químicas, aplicaciones especiales, y aire acondicionado
para la industria y el confort.
En la preparación de alimentos se incluyen los productos lácteos, envasado de las
carnes, bebidas, confituras y otros.
El almacenamiento y distribución de los alimentos abarca las carnes, los vegetales
y otros productos, mientras que el uso en procesos industriales se aplica en la
separación y condensación de gases, el secado de aire y la precipitación de
solutos.
Las aplicaciones especiales incluyen el tratamiento térmico de metales,
medicinas,purificación de agua de mar y fabricación de hielo.
El uso de aire acondicionado puede ser industrial (laboratorios, mecánica de
precisión, fábricas textiles…), y de confort (residencias, locales públicos,
almacenes, grandes edificios y transporte).
A pesar de sus inherentes ventajas, la refrigeración tuvo y tiene sus problemas:
refrigerantes tales como dióxido de azufre y metilcloruro causaron la muerte a
muchas personas. El amoníaco también generó serios problemas tóxicos. En
1928, Frigidaire descubrió una nueva clase de refrigerantes sintéticos llamados
halocarbonos (clorofluorcarbonos), denominados con las siglas CFC. Actualmente
se ha comprobado que la alta concentración en la atmósfera de estos últimos
refrigerantes los convierte en agentes destructores de la capa de ozono.
Momentos importantes en el desarrollo de la refrigeración artificial
1600 Se enfría agua utilizando mezcla de nieve con sal.
1810
Sir John desarrolló un sistema de refrigeración por
absorción, utilizando ácido sulfúrico como absorbente y
agua como refrigerante.
1834
Jacob Perkins patenta un compresor y un condensador
de líquido volátil.
Jean Peltier descubre un nuevo método
de enfriamiento, método de Peltier.
1844
John Gorie describe su nueva máquina de
refrigeración por aire, la cual fue la primera
en el mundo construida y utilizada
para refrigeración y climatización.
1852
Lord Kelvin propone la utilización de la máquina
de refrigeración como medio de calefacción,
introduciendo el concepto de bomba de calor.
1857 Aparece en América el primer almacén frigorífico.
1859Ferdinand Carre inventa la primera máquina
de absorción con NH3-H2O.
1868 Charles Tellier inventa la primera máquina
de compresión para producir frío
3
por evaporación de un gas licuable (éter metílico).
1876Raoul Pictet construye el primer compresor
de dióxido de azufre.
1880Es utilizado el metilcloruro en sistemas
de refrigeración mecánica.
1885
Las plantas de refrigeración del tipo
de compresión, accionadas por motores,
reemplazaron con rapidez a las de absorción.
1931, 1932, 1936 y 1961
Son introducidos el R-12, el R-11, el R-22
y el R-502 como refrigerantes comerciales,
respectivamente.
El acondicionamiento del aire es el proceso que enfría, limpia y circula el aire,
controlando, además, su contenido de humedad. En condiciones ideales logra
todo esto de manera simultanea.
Como enfriar significa eliminar calor, otro termino utilizado para decir refrigeración,
el aire acondicionado, obviamente este tema incluye a la refrigeración
PRINCIPIO BASICO
El acondicionador de aire o clima toma aire del interior de una recamara pasando
por tubos que están a baja temperatura estos están enfriados por medio de un
liquido que a su vez se enfría por medio del condensador, parte del aire se
devuelve a una temperatura menor y parte sale expulsada por el panel trasero del
aparato, el termómetro esta en el panel frontal para que cuando pase el aire
calcule la temperatura a la que esta el ambiente dentro de la recamara, y así
regulando que tan frío y que tanto debe trabajar el compresor y el condensador.
COMPONENETES DE UN ENFRIADOR
Abanico.
Compresor.
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Termómetro.
Líquido enfriador.
Panel o condensador.
REFRIGERACION
Refrigeración, proceso por el que se reduce la temperatura de un espacio
determinado y se mantiene esta temperatura baja con el fin, por ejemplo, de
enfriar alimentos, conservar determinadas sustancias o conseguir un ambiente
agradable.
Mantiene el alimento por debajo de la temperatura de multiplicación bacteriana.
(entre 2 y 5 ºC en frigoríficos industriales, y entre 8 y 15ºC en frigoríficos
domésticos.)
Conserva el alimento sólo a corto plazo, ya que la humedad favorece la
proliferación de hongos y bacterias.
Mantiene los alimentos entre 0 y 5-6ºC, inhibiendo durante algunos días el
crecimiento microbiano. Somete al alimento a bajas temperaturas sin llegar a la
congelación. La temperatura debe mantenerse uniforme durante el periodo de
conservación, dentro de los límites de tolerancia admitidos, en su caso, y ser la
apropiada para cada tipo de producto.
Las carnes se conservan durante varias semanas a 2-3 ° C bajo cero, siempre que
se tenga humedad relativa y temperatura controladas. De este modo no se
distingue de una carne recién sacrificada
Un sistema de refrigeración es un sistema mecánico de tubos de diferente
diámetro interior, a través de los cuales se hace circular un refrigerante
alternativamente a alta y baja presión.
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En la parte alta del sistema, el refrigerante se encuentra comprimido, lo que le
obliga a expulsar el calor y condensarse. En la parte baja del sistema (dentro del
compartimiento congelador) el líquido refrigerante se convierte en vapor,
absorviendo el calor y transformándolo en la energía necesaria para la
vaporización
La refrigeración evita el crecimiento de bacterias e impide algunas reacciones
químicas no deseadas que pueden tener lugar a temperatura ambiente.
La eficacia del hielo como refrigerante es debida a que tiene una temperatura de
fusión de 0 °C y para fundirse tiene que absorber una cantidad de calor
equivalente a 333,1 kJ/kg. La presencia de una sal en el hielo reduce en varios
grados el punto de fusión del mismo. (El dióxido de carbono sólido, conocido como
hielo seco o nieve carbónica, también se usa como refrigerante.)
CONGELACION
La industria de la alimentación ha desarrollado cada vez más las técnicas de
congelación para una gran variedad de alimentos: frutas, verduras, carnes,
pescados y alimentos precocinados de muy diversos tipos. Para ello se someten a
un enfriamiento muy rápido, a temperaturas del orden de -30ºC con el fin de que
no se lleguen a formar macrocristales de hielo que romperían la estructura y
apariencia del alimento. Con frecuencia envasados al vacío, pueden conservarse
durante meses en cámaras de congelación a temperaturas del orden de -18 a -
20ºC, manteniendo su aspecto, valor nutritivo y contenido vitamínico.
El fundamento de la congelación es someter a los alimentos a temperaturas
iguales o inferiores a las necesarias de mantenimiento, para congelar la mayor
parte posible del agua que contienen.
Durante el período de conservación, la temperatura se mantendrá uniforme de
acuerdo con las exigencias y tolerancias permitidas para cada producto.
Detiene la vida orgánica, ya que enfría el alimento hasta los 20º bajo cero (en
congeladores industriales llega hasta 40º bajo cero). Es un buen método, aunque
la rapidez en elprcoeso influirá en la calidad de la congelación.
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Congelación lenta: Produce cambios de textura y valor nutritivo.
Congelación rapida: Mantiene las características nutritivas y organolépticas.
Puntos importantes en el proceso de Congelación
Condiciones de los alimentos
1. Alimentos muy frescos
2. Preparación inmediata e higiénica
3. Blanqueo o escaldado de vegetales y frutas
Cadena de frío
Conservación del alimento -18ºC, -20ºC
Descongelación
Consumo inmediato, no congelar de nuevo
Pérdida de nutrientes
1. Puede haber pérdida de proteínas por congelación o descongelación
defectuosas
2. Los glúcidos no sufren alteración
3. Las grasas se vuelven rancias a ciorto plazo
4. Vitaminas y minerales: no sufen pérdias por la congelación, pero sí por el
escaldado. Las vitaminas C y B se pueden perder por una descongelación
incorrecta
Tiempo de conservación
Carne ............................. Hasta 12 meses
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Hortalizas ........................ Hasta 12 meses
Fruta .............................. Hasta 10 meses
Lacteos ........................... Hasta 8 meses
Pescado .......................... Hasta 6 meses
Platos cocinados ................ Hasta 4 meses
Pan ............................... Hasta 3 meses
CALOR
El calor es una forma de energía, creada principalmente por la transformación de
otros tipos de energía en energía de calor; por ejemplo, la energía mecánica que
opera una rueda causa fricción y crea calor. Calor es frecuentemente definido
como energía en tránsito, porque nunca se mantiene estática, ya que siempre está
transmitiéndose de los cuerpos cálidos a los cuerpos fríos. La mayor parte del
calor en la tierra se deriva de las radiaciones del sol.
TRANSMISION DE CALOR
La segunda ley importante de la termodinámica es aquella según la cual el calor
siempre viaja del cuerpo más cálido al cuerpo más frío. El grado de transmisión es
directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre ambos cuerpos.
El calor puede viajar en tres diferentes formas: Radiación, Conducción y
Convección. Radiación es la transmisión de calor por ondas similares a las ondas
de luz y a las ondas de radio; un ejemplo de radiación es la transmisión de energía
solar a la tierra.
Una persona puede sentir el impacto de las ondas de calor, moviéndose de la
sombra a la luz del sol, aun cuando la temperatura del aire a su alrededor sea
idéntica en ambos lugares. Hay poca radiación a bajas temperaturas, también
cuando la diferencia de temperaturas entre los cuerpos es pequeña, por lo tanto,
la radiación tiene poca importancia en el proceso de refrigeración.
Sin embargo, la radiación al espacio o al de un producto refrigerado por agentes
exteriores, particularmente el sol, puede ser un factor importante en la carga de
refrigeración. Conducción es el flujo de calor a través de una substancia.
Para que haya transmisión de calor entre dos cuerpos en esta forma, se requiere
contacto físico real. La Conducción es una forma de transmisión de calor
sumamente eficiente.
Cualquier mecánico que ha tocado una pieza de metal caliente puede atestiguarlo.
Convección es el flujo de calor por medio de un fluido, que puede ser un gas o un
liquido, generalmente agua o aire. El aire puede ser calentado en un horno y
después descargado en el cuarto donde se encuentran los objetos que deben ser
calentados por convección.
La aplicación típica de refrigeración es una combinación de los tres procesos
citados anteriormente. La transmisión de calor no puede tener lugar sin que exista
una diferencia de temperatura.
TEMPERATURA
La temperatura es la escala usada para medir la intensidad del calor y es el
indicador que determina la dirección en que se moverá la energía de calor.
También puede definirse como el grado de calor sensible que tiene un cuerpo en
comparación con otro.
en el resto del mundo, se usa la escala de Grados Centígrados, algunas veces
llamada Celsius.
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Ambas escalas tienen dos puntos básicos en común: el punto de congelación y el
de ebullición del agua al nivel del mar. Al nivel del mar, el agua se congela a 0°C o
a 320°F y hierve a 1000°C o a 2120°F.
En la escala Fahrenheit, la diferencia de temperatura entre estos dos puntos está
dividida en 180 incrementos de igual magnitud llamados grados Fahrenheit,
mientras que en la escala Centígrados, la diferencia de temperatura está dividida
en 100 incrementos iguales llamados grados Centígrados.
La importancia real de la aplicación de la tecnología en refrigeración se ve en
diferentes areas de la industria economica global así como en el impacto social
que representa mejorando los niveles de vida y facilitando diversos campos en la
labor humana.
En general los alimentos son perecederos, por lo que necesitan ciertas
condiciones de tratamiento, conservación y manipulación.
Su principal causa de deterioro es el ataque por diferentes tipos de
microorganismos (bacterias, levaduras y mohos). Esto tiene implicaciones
económicas evidentes Por otra parte, los alimentos alterados pueden resultar muy
perjudiciales para la salud del consumidor.
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La toxina botulínica, producida por una bacteria, Clostridium botulinum, en las
conservas mal esterilizadas, embutidos y en otros productos, es una de las
sustancias más venenosas que se conocen (miles de veces más tóxica que el
cianuro).
Otras sustancias producidas por el crecimiento de ciertos mohos son potentes
agentes cancerígenos. Existen pues razones poderosas para evitar la alteración
de los alimentos. A los métodos físicos, como el calentamiento, deshidratación,
irradiación o congelación, pueden asociarse métodos químicos que causen la
muerte de los microrganismos o que al menos eviten su crecimiento.
“Algunos Métodos de conservación de alimentos”
CONGELACIÓN
El proceso de congelación fue utilizado comercialmente por primera vez en 1842,
pero la conservación de alimentos a gran escala por congelación comenzó a
finales del siglo XIX con la aparición de la refrigeración mecánica.
La congelación conserva los alimentos impidiendo la multiplicación de los
microorganismos. Dado que el proceso no destruye a todos los tipos de bacterias,
aquellos que sobreviven se reaniman en la comida al descongelarse y a menudo
se multiplican mucho más rápido que antes de la congelación.
Congelar los alimentos para preservar su calidad y seguridad
Desde la introducción de los alimentos congelados en los años treinta, cada vez
se encuentra en los supermercados una mayor variedad de estos productos,
desde verduras y hierbas congeladas hasta comidas precocinadas o fabulosos
helados.
La congelación retrasa el deterioro de los alimentos y prolonga su seguridad
evitando que los microorganismos se desarrollen y ralentizando la actividad
enzimática que hace que los alimentos se echen a perder. Cuando el agua de los
alimentos se congela, se convierte en cristales de hielo y deja de estar a
disposición de los microorganismos que la necesitan para su desarrollo. No
obstante, la mayoría de los microorganismos (a excepción de los parásitos) siguen
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viviendo durante la congelación, así pues, es preciso manipular los alimentos con
cuidado tanto antes como después de ésta.
La congelación tiene un efecto mínimo en el contenido nutricional de los alimentos.
Algunas frutas y verduras se escaldan (introduciéndolas en agua hirviendo durante
un corto periodo de tiempo) antes de congelarlas para desactivar las enzimas y
levaduras que podrían seguir causando daños, incluso en el congelador. Este
método puede provocar la pérdida de parte de la vitamina C (del 15 al 20%). A
pesar de esta pérdida, las verduras y frutas se congelan en condiciones
inmejorables poco después de ser cosechadas y generalmente presentan mejores
cualidades nutritivas que sus equivalentes "frescas". En ocasiones, los productos
cosechados tardan días en ser seleccionados, transportados y distribuidos a los
comercios. Durante este tiempo, los alimentos pueden perder progresivamente
vitaminas y minerales. Las bayas y las verduras verdes pueden perder hasta un
15% de su contenido de vitamina C al día si se almacenan a temperatura
ambiente.
En el caso de la carne de ave o res y el pescado congelados, prácticamente no se
pierden vitaminas ni minerales debido a que la congelación no afecta ni a las
proteínas, ni a las vitaminas A y D, ni a los minerales que ellos contienen. Durante
su descongelación, se produce una pérdida de líquido que contiene vitaminas y
sales minerales hidrosolubles, que se perderán al cocinar el producto a no ser que
se aproveche dicho líquido.
La congelación puede dañar a algunos alimentos debido a que la formación de
cristales de hielo rompe las membranas celulares. Este hecho no tiene efectos
negativos en términos de seguridad (de hecho, también mueren células
bacterianas), sin embargo, el alimento queda menos crujiente o firme. Entre los
alimentos que no resisten a la congelación se encuentran las verduras para
ensaladas, los champiñones y las bayas.
Los alimentos con mayor contenido de grasa, como la nata y algunas salsas,
tienden a cortarse cuando se congelan.
La congelación comercial es más rápida, gracias a lo cual los cristales de hielo
que se forman son más pequeños. De esta forma, se reduce el daño ocasionado a
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las membranas celulares y se preserva aún más la calidad.
¿Durante cuánto tiempo podemos conservar los alimentos en el congelador?
Los alimentos pueden permanecer en un congelador doméstico entre 3 y 12
meses con toda seguridad y sin que su calidad se vea afectada. El tiempo varía
dependiendo del alimento en cuestión.
Los congeladores deben estar siempre a -18°C o menos.
A diferencia de los frigoríficos, los congeladores funcionan mejor cuando están
llenos y sin mucho espacio entre los alimentos.
Es importante proteger los alimentos para evitar quemaduras de congelación
utilizando bolsitas especiales y recipientes de plástico.
No introduzca alimentos calientes en el congelador ya que aumentaría la
temperatura del congelador afectando negativamente a otros alimentos. Deje
enfriar los alimentos antes de congelarlos. Asegúrese de que los alimentos
congelados se hayan descongelado por completo antes de cocinarlos. Los
alimentos que se han congelado y descongelado nunca deben volver a
congelarse.
Deshidratación
método de conservación de los alimentos que consiste en reducir a menos del
13% su contenido de agua. Cabe diferenciar entre secado, método tradicional
próximo a la desecación natural (frutos secados al sol, por ejemplo) y
deshidratación propiamente dicha, una técnica artificial basada en la exposición a
una corriente de aire caliente. Se llama liofilización ó críodesecación a la
deshidratación al vacío.
Liofilización, proceso que consiste en la deshidratación de una sustancia por
sublimación al vacío. Consta de tres fases: sobré congelación, desecación
primaria y desecación secundaria. La conservación de bacterias, virus u otros
microorganismos fue su primera aplicación, pero en la actualidad se utiliza en
medicina para la conservación de sueros, plasma y otros productos biológicos; en
la industria química para preparar catalizadores, y en la industria alimentaría se
aplica a productos tan variados como la leche, el café, legumbres, champiñones o
fruta. En esta industria es donde tiene mayor aplicación, pues ofrece ventajas tan
importantes como la conservación y transporte fácil de los productos, la ausencia
de temperaturas altas, la inhibición del crecimiento de microorganismos, ó la
recuperación de las propiedades del alimento al añadirle el volumen de agua que
en un principio tenía.
La conservación de los alimentos como medio para prevenir tiempos de escasez
ha sido una de las preocupaciones de la humanidad. Para conseguir aumentar la
despensa, la experiencia había demostrado, a lo largo de la historia, que existían
muy pocos sistemas fiables. Sólo el ahumado, las técnicas de salazón y
salmueras, el escabeche, y el aceite, podían generar medios que mantuvieran los
alimentos en buen estado.
TERMOPAR
Un termopar es un dispositivo capaz de convertir la energia calorifica en energia
electrica su funcionamiento se basa en los descubrimientos hechos por Seebeck
en 1821 cuando hizo circular corriente electrica en un circuito, formado por dos
metales diferentes cuyas uniones se mantienen a diferentes temperaturas, esta
circulacion de corriente obedece a dos efectos termoelectricos combinados, el
efecto Peltier que provoca la liberacion o absorcion de calor en la union de dos
metales diferentes cuando una corriente circula atravez de la union y el efecto
Thompson que consiste en la liberacion o absorcion de calor cuando una corriente
circula atravez de un metal homogeneo en el que existe un gradiente de
temperaturas.
Es decir la fuerza electromotriz es proporcional a la temperatura alcanzada por la
union termica a si mismo si se resta el calentamiento ohmico, que es proporcional
al cuadrado de la corriente, queda un remanente de temperatura que en un
sentido de circulacion de la corriente es positivo y negativo en el sentido contrario.
El efecto depende de los metales que forman la union.
La combinacion de los dos efectos Peltier y Thompson, es la causa de la
circulacion de corriente al cerrar el circuito en el termopar. esta corriente puede
calentar el termopar y afectar la presision en la medida de la temperatura, por lo
que durante la medicion debe hacerse minimo su valor.
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Estudios realizados sobre el comportamiento de termopares han permitido
establecer tres leyes fundamentales:
1. Ley del circuito homogeneo. En un conductor metalico homogeneo no
puede sostenerse la circulacion de una corriente electrica por la aplicación
exclusiva de calor.
2. Ley de los metales intermedios. Si en un circuito de varios conductores la
temperatura es uniforme desde un punto de soldadura 'A' a otro 'B', la suma
algebraica de todas las fuerzas electromotrices es totalmente independiente de los
conductores metalicos intermedios y es la misma que si se pusieran en contacto
directo 'A' y 'B'.
3. Ley de las temperaturas sucesivas. La f.e.m generada por un termopar con
sus uniones a las temperaturas T1 y T3 es la suma algebraica de la f.e.m. del
termopar con sus uniones a T1 y T2 y de la f.e.m. del mismo termopar con sus
uniones a las temperaturas T2 y T3.
4. los termopares son cables usados como sensores de temperatura. Son
intercambiables, tienen conectores estándar y pueden medir un amplio rango de
temperaturas. La limitación actual es la precisión ya que puede ser difícil conseguir
termopares con errores de menos de 1°C.
Entre los materiales más comunes para este propósito se encuentran el cobre, el
hierro, el níquel y otros no tan conocidos como el constantán.
Aunque tiene un rango de medición de hasta 2.000°C, la lectura de medición no es
lineal, lo que produce dificultades en la interpretación para conocer la lectura de la
temperatura.
Para la fabricación de termopares se usan varios tipos de metales de los cuales se
puede predecir la salida de voltaje y el gradiente de temperatura. El siguiente
diagrama muestra un termopar tipo K, que es uno de los más populares:
Existen tablas con valores estándar que muestran los voltajes producidos por los
distintos termopares a diferentes temperaturas, por ejemplo en el diagrama, el
termopar tipo K a 300°C genera 12,2 mV
CLASIFICACION
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Existe una gran variedad de modelos que es conveniente conocer aunque no
todos se encuentren comercializados en nuestro país.
Temperatura fija o termostáticos:
o metal eutéctico fusible.
o ampolla de cuarzo.
o lámina bimetálica.
o cable termosensible.
o cable de resistencia variable con la temperatura.
Termovelocimétricos
o cámara neumática
o termoeléctricos.
o electrónicos
Combinados.
Compensados.
Composicion quimica y tipos de termopares
Hay 7 tipos de termopares conocidos como E, S, T, J, K, B y R su composicion
quimica varia y acontinuacion te la doy en una tabla
Grupo I Metales nobles
platino platino 10% rodio conocido como Tipo S
platino platino 13% rodio conocido como Tipo R
Grupo II Metales Base
cobre constantano conocido como Tipo T
acero constantano conocido como Tipo J
cromel alumel conocido como Tipo K
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cromel constantano conocido como Tipo E
Cabe señalar que el termopar tipo E puede usarse en vacio o en atmosfera inerte
o medianamente oxidante o reductora. este termopar posee la f.e.m mas alta por
variacion de temperatura y puede usrse para medir temperaturas entre -200 a
+900ºc
El termopar tipo T, tiene una elevada resistencia a la corrosion por humedad
atmosferica o condesacion y puede utilizarse en atmosferas oxidantes o reductora
puede medir temperaturas entre -200 a +260ºc.
El termopar tipo J, es adecuado en atmosferas con escaso oxigeno libre. la
oxidacion de el hilo de hierro aumenta rapidamente por encima de 550ºc, siendo
necesario un mayor diametro del hilo hasta una temperatura limite de 750ºc
El termopar tipo K, se recomienda en atmosferas oxidantes y a temperaturas de
trabajo entre 500 y 150ºc. No debe ser utilizado en atmosferas reductoras ni
sulfurosas a menos que este protegido con un tubo de proteccion
Los termopares tipo R, S y E se emplean en atmosferas oxidantes y temperaturas
de trabajo de hasta 1500ºc. Si la atmosfera es reductora, el termopar debe
protegerse con un tubo ceramico estanco.
El material del tubo de proteccion debe ser el adecuado para el proceso donde se
aplique y suele ser de hierro o acero sin soldaduras, acero inoxidable, iconel,
carburo de silicio, etc...
ECUACIONES
Termopar tipo R para medir desde -50ºc hasta 630.74ºc
donde
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Tipo R para medir temperaturas desde 630.74ºc y 1064.43ºc
Tipo R para medir temperaturas desde 1064.43ºc a 1665ºc
donde
t=(t-1365)/300
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Tipo R para medir temperaturas dedsde 1665ºc hasta 1767.6ºc
donde
t = (t-1715)/50
Termopar tipo S para medir temperaturas desde -50ºc hasta 630.74ºc
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Termopar tipo S para medir temperaturas desde 630.74ºc hasta 1064.43ºc
Termopar tipo S para medir temperaturas desde 1064.43ºc hasta 1665ºc
donde
t =(t-1365)/300
Termopar tipo S para medir temperaturas desde 1665ºc hasta 1767.6ºc
donde:
t =(t-1715)/50
Termopar tipo B para medir temperaturas desde 0ºc hasta 1820ºc
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donde:
Termopar tipo J para medir temperaturas desde -210ºc hasta 760ºc
donde:
Termopar tipo J para medir temperaturas desde 760ºc hasta 1200ºc
donde:
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Termopar tipo T para medir temperaturas desde -270ºc hasta 0ºc
Termopar tipo T para medir temperaturas desde 0ºc hasta 400ºc
Termopar tipo E para medir temperaturas desde -270ºc hasta 0ºc
Termopar tipo E para medir temperaturas desde 0ºc hasta 100ºc
donde:
Termopar tipo K para medir temperaturas desde -270ºc hasta 0ºc
donde:
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Termopar tipo K para medir temperaturas desde 0ºc hasta 1372ºc
donde:
Aplicaciones
Además de activar una alarma, este dispositivo también se emplea para actuar
sobre puertas cortafuegos, persianas o cortinas cortafuegos, compuertas
cortafuegos en conductos de ventilación, válvulas de oleoductos, etc. Se fabrican
para temperaturas de actuación, entre 70 225 ºC.
Los termopares actualmente tienen grandes e importantes aplicaciones
industriales ya que casi todos lo procesos en la industria requieren un estricto
control de la temperatura y el uso de termopares ayda a la automatizacion del
control de la temperatura ya que se pueden implementar programas que ejecuten
acciones especificas dependiendo de la temperatura que se tenga en un momento
dado del proceso industrial.pero el asunto radica en distinguir como va a
efectuarse el contacto de el termopar con la variable a medir es decir ciertos
procesos industriales generan reacciones quimicas radioactivas o execivamente
calorificas o en ocaciones peligrosas para los humanos en estas circunstancias el
control debe ser a distancia y se deben de implementar extensiones que requieren
un cuidado execivo por otro lado al termopar se le debe de poner una vaina de
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proteccion que lo protega pero que al mismo tiempo no perjudique la lectura de el
mismo.
BIBLIOGRAFIA
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA FIDEL VELAZQUEZ
2.-CésarA.CisnerosRamírez
(CETER), del Instituto
Superior Politécnico José Antonio Echeverría (ISPJAE).
e-mail: [email protected]
3.- www.earth-policy.
4.- "http://es.wikipedia.org/wiki/Termopar
