• Author / Uploaded
• Orlando Mandujano

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA, INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA DEL GAS NATURAL Y ENERGÍA

TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS I APLICACIÓN DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA EN UNA COCINA SOLAR PARABÓLICA PARA TOSTAR UN HUEVO

DOCENTE:

Ing. Fuentes Segundo, Walter

INTEGRANTES:  Aguilar Alania, Llim  Inga Maquera, Ángela  Mandujano Galarza, Orlando  Pascual Villanueva, Nilson  Porras Rojas, Mónica SEMESTRE: FECHA:

V 06/12/2015

HUANCAYO- PERÚ

CONTENIDO

I.

RESUMEN........................................................................................................................... 3

II.

OBJETIVOS......................................................................................................................... 4 2.1.

OBJETIVO GENERAL..................................................................................................4

2.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS.........................................................................................4

III.

MARCO TEÓRICO........................................................................................................... 5

3.1.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA...................................................................5

3.2.

BALANCE DE MATERIA..............................................................................................6

3.3.

BALANCE DE ENERGÍA..............................................................................................7

3.3.1.

POTENCIA DE COCCIÓN.....................................................................................8

3.3.2.

ENERGÍA EN UN CONCENTRADOR PARABÓLICO...........................................9

3.4.

COCINA SOLAR PARABÓLICA..................................................................................9

3.4.1.

TIPOS DE COCINAS SOLARES PARABÓLICAS................................................9

3.4.2.

FUNCIONAMIENTO DE LA COCINA SOLAR PARABÓLICA.............................11

3.4.3. TEMPERATURA Y COCCIÓN DE LOS ALIMENTOS EN UNA COCINA SOLAR PARABÓLICA.................................................................................................................... 12 3.5.

ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DEL HUEVO........................................................13

3.5.1.

ESTRUCTURA.....................................................................................................13

3.5.2.

COMPOSICIÓN...................................................................................................14

IV.

PARTE EXPERIMENTAL...............................................................................................14

4.1.

CONSTRUCCION DE LA COCINA SOLAR PARABÓLICA.......................................14

4.2.

MEJORA DE LA CONSTRUCCIÓN DE LA COCINA SOLAR PARABÓLICA...........15

4.3.

RECOLECCIÓN DE DATOS.......................................................................................16

4.4.

APLICACIÓN DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA..............................16

V.

4.4.1.

BALANCE DE MATERIA.....................................................................................16

4.4.2.

BALANCE DE ENERGÍA.....................................................................................21

DISCUSIÓN DE RESULTADOS.........................................................................................23

VI.

CONCLUSIONES........................................................................................................... 23

VII.

BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................. 23

I.

RESUMEN

El presente trabajo experimental se desarrolló en el departamento de Junín - Perú, dentro de las instalaciones de la Universidad Nacional Del Centro Del Perú, específicamente, en la facultad de ingeniería química, bajo la supervisión del Ingeniero Walter Fuentes Segundo; en el cual

se propone como objetivo principal la aplicación de las leyes de la

termodinámica en una cocina solar parabólica; para ello se introdujo conocimientos previos sobre las leyes de la termodinámica, el balance de materia y energía; además de principios geométricos para el diseño y construcción de una parábola solar. El grupo de trabajo ya contaba con el módulo, aun así se decidió hacer una mejora estética al modelo que ya se tenía. Esta mejora realizada al módulo, buscó también la mejora en la eficiencia de la cocina solar parabólica. Para la recolección de datos, se hicieron pruebas durante días de los cuales se extrajo un promedio del tiempo de cocción de un huevo, y para cálculos del balance de energía se tomaron muestras de la ebullición del agua. Se concluyó y se aplicó satisfactoriamente el balance de materia y energía, obteniendo como resultados en el balance de materia los porcentajes en peso de la composición del

%w Líquido ,F  91,79% huevo frito

%w Aceite ,F  8,21% y

interna de 324.34 cal/s mediante el balance de energía.

, así también se obtuvo la energía

II.

OBJETIVOS

2.1.

OBJETIVO GENERAL -

Aplicar la primera ley de la termodinámica en una cocina solar para tostar un huevo.

2.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS -

Realizar la caracterización de la cocina solar. Realizar el balance materia en la cocina parabólica solar para tostar un

-

huevo. Realizar el balance energía en la cocina parabólica solar para tostar un

-

huevo. Determinar la eficiencia de la cocina parabólica solar.

III.

MARCO TEÓRICO

3.1.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA La Primera ley de la termodinámica se refiere al concepto de energía interna, trabajo y calor. Nos dice que si sobre un sistema con una determinada energía interna, se realiza un trabajo mediante un proceso, la energía interna del sistema variará. A la diferencia de la energía interna del sistema y a la cantidad de trabajo le denominamos calor. El calor es la energía transferida al sistema por medios no mecánicos. Este principio se descompone en dos partes: 

“Principio de la accesibilidad adiabática” El conjunto de los estados de equilibrio a los que puede acceder un sistema termodinámico cerrado es, adiabáticamente, un conjunto simplemente conexo.



“Principio de conservación de la energía” El trabajo de la conexión adiabática entre dos estados de equilibrio de un sistema cerrado depende exclusivamente de ambos estados conectados. Se define entonces la energía interna,

U

como una variable de estado cuya

variación en un proceso adiabático es el trabajo intercambiado por el sistema con su entorno:

U  Q  W .... 1 Siendo:

U

: Energía interna

Q: Calor W: Trabajo. 

Sistemas cerrados Un sistema cerrado es uno que no tiene intercambio de masa con el resto del universo termodinámico. También es conocido como masa de control. El sistema cerrado puede tener interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, así como puede realizar trabajo a través de su frontera. La ecuación general para un sistema cerrado (despreciando energía cinética y potencial y teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico) es:

U  Q  W Donde Q es la cantidad total de transferencia de calor hacia o desde el sistema, W es el trabajo total e incluye trabajo eléctrico, mecánico y de frontera; y U es la energía interna del sistema.



Sistemas abiertos Un sistema abierto es aquel que tiene entrada y/o salida de masa, así como interacciones de trabajo y calor con sus alrededores, también puede realizar trabajo de frontera. La ecuación general para un sistema abierto en un intervalo de tiempo es:

1 1     Q  W   min  h  v 2  gz   mout h  v 2  gz 2 2   in out   in

 Usistema .... 2  out

Donde: in: Entradas de masa al sistema. out: Salidas de masa desde el sistema.

La energía del sistema es:

1 Esistema  U  mv 2  mgz .... 3  2 La variación de energía del sistema en el intervalo de tiempo considerado (entre t0 y t) es:

dE dt .... 4  t 0 dt

Esistema   3.2.

t

BALANCE DE MATERIA El balance de materia se basa en la ley de conservación de la materia, la cual, rigurosamente hablando, hay que aplicarla al conjunto materia-energía, y no a la materia o energía por separado. Sin embargo, en las condiciones que se dan en los procesos industriales objeto de los PFC en la UGR, al no abordarse el caso de los reactores nucleares, no existe transformación de materia en energía o

viceversa, con lo que la forma general del balance de materia total a un sistema, será:

La forma del balance a cada uno de los componentes será la misma, excepto cuando existe reacción química, ya que en ese caso habrá que considerar la aparición o desaparición de los componentes individuales por efecto de la reacción (sin embargo la masa total del sistema nunca variará). Por ello el balance de materia al componente ‘i’ tendrá la forma:

Una situación muy frecuente es que el proceso sea continuo, con lo cual el término de acumulación será 0. Tal y como se ha indicado los balance de materia se pueden aplicar a una unidad de proceso (un equipo), como a todo el proceso completo. Para una unidad o equipo, podrán plantearse tantos balances de materia independientes como componentes intervienen en el mismo, y a un proceso completo se le podrán plantear un número de balance de materias independientes igual a la suma de los de todas las unidades del mismo, entendiendo como unidades de un proceso los equipos u operaciones que lo integran. Además, en algunos casos existen relaciones impuestas entre las distintas corrientes que nos pueden servir como ecuaciones adicionales a los balances de materia. 3.3.

BALANCE DE ENERGÍA Los balances de energía, son normalmente algo más complejos que los de materia, debido a que la energía puede transformarse de unas formas a otras (mecánica, térmica, química, etc.), lo que obliga a considerar este aspecto en las ecuaciones. En general, en el PFC, los balances de energía serán imprescindibles en equipos en los que el intercambio de energía sea determinante, lo que fundamentalmente sucederá en cambiadores de calor, evaporadores, columnas de destilación, etc., es decir, cuando haya que calentar o enfriar un fluido.

En la mayoría de los otros equipos, y a efectos de dimensionamiento preliminar, la llamada ecuación de las entalpías, que se incluye a continuación, suele ser suficiente para su planteamiento.

mshs  mEhE  Q

Donde

ms mE y

son los caudales másicos de entrada y salida del sistema,

hs

y

hE

las entalpías de los mismos, y Q el calor intercambiado por el sistema, que si es positivo será ganado por el sistema, y si es negativo será cedido por el mismo a los alrededores. El cálculo de la entalpía de cada corriente puede realizarse usando de su capacidad calorífica, y una temperatura de referencia, aunque si hay cambios de fase también habrá que considerar el calor latente. Para el vapor de agua lo ideal es usar las tablas de vapor de agua saturado o recalentado. 3.3.1. POTENCIA DE COCCIÓN Paul Funk, desarrollo una teoría para el cálculo de la potencia de cocción, la cual fue aprobada en 1997 como norma internacional de ensayo para las cocinas solares. El objetivo de esta norma, como se puede observar en los cálculos que en ella se realizan, es meramente comparativo, basándose en los datos de rendimiento que se desprenden de los valores de potencia desarrollados por cada dispositivo. Para llevar a cabo el ensayo debemos dejar registrados ciertos valores que

van a ser indispensables para el cálculo del factor de mérito, la potencia “P”. Estos valores son la masa de agua y el recipiente en kilogramos con la que iniciemos el ensayo y sus capacidades caloríficas respectivas. Partiendo de esta base y con la cocina totalmente preparada y orientada hacia el sol (precalentada), realizamos tomas de temperatura en intervalos de 10 minutos, donde queda registrada la temperatura inicial y final de cada intervalo, así se puede hacer con los intervalos necesarios hasta llegar a la temperatura de estancamiento, en nuestro caso (con el agua), temperatura de ebullición.

Fuente:http://earchivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10799/PFC_ %20Miguel_Manchado_Megia.pdf?sequence=1

3.3.2. ENERGÍA EN UN CONCENTRADOR PARABÓLICO Para un colector de tipo de consentrador, el trazado de rayos inicia con el ensamble de radiacion incidente en la apertura y distribucion e intencidad de aquellos rayos en el receptor, esto se realiza mediante vectores. Para una superficie reflejante, se calcula la direccion y sentido, asi como el punto de interceccion de un rayo incidente con la superficie reflejante,

la normal a

lasuperficie basada a la forma de la superficie reflejante y en l ley de refleccion, donde este angulo es igual a a de incidencia, estableciendo la direccion de los rayos reflejados. Es de evital inportancia conocer la cantidad de energia que la carcasa del consentrador recivira por medio de los rayos dl sol, devido a que es importante realizar el calculo de la cantidad de energia por area que se requiere. Para ello se utiliza la constante solar de 1353 W/m2 dato proporcionado por la NASA. La cigiente ecuacion representa dicho calculo, pero considerando de una superficie regular al ser integrada se obtiene

Q= qn dA Resolviendo la ecuación se obtiene la ecuación siguiente que corresponde a la transferencia de energía por área

Q  k A

Donde Q es la cantidad de energía, K es la constante solar =1353W/m 2, la emisividad (para esta se utilizara el índice de refracción de Mylar =0.833) y A es el área en /m2 sustituyendo estos valores en la ecuación

Q  k A

se genera la

tabla donde se presenta estas relaciones. 3.4.

COCINA SOLAR PARABÓLICA Una cocina solar parabólica es un artefacto que utiliza la superficie reflectora de un paraboloide de revolución para concentrar la energía solar incidente y generar la temperatura necesaria para la cocción de los alimentos.

3.4.1. TIPOS DE COCINAS SOLARES PARABÓLICAS Existen muchos diseños de cocinas solares parabólicas, los cuales varían en cuanto a potencia, tamaño, materiales, facilidad de montaje, etc. No obstante una clasificación general y útil, sobre todo a la hora de elegir un modelo, es en

función de la forma geométrica de su concentrador parabólico. De acuerdo a esta característica encontramos dos clases.



Cocinas con superficie parabólica de foco profundo. Figura 1: Cocina solar de foco profundo

Fuente: solarcooking.org 

Cocina solar de superficie parabólica de foco expuesto Figura 2: Cocina solar de foco expuesto

Fuente: www.solarville.es

Las cocinas solares parabólicas que utilizan reflectores de foco profundo son mucho más recomendables por razones de eficiencia y seguridad. Al estar el foco en el interior del concentrador, se conserva mejor la temperatura en la zona de cocción, debido a que ésta se encuentra mejor protegida del viento. La distancia focal, definida como la separación entre el vértice del reflector y el foco, punto donde se ubica el recipiente de cocción, es importante para la estabilidad de la cocina, distancias mayores y recipientes con excesivo peso, pueden provocar que la cocina se vuelque ante la acción de un viento fuerte o un contacto accidental, causando daños materiales y personales. 3.4.2. FUNCIONAMIENTO DE LA COCINA SOLAR PARABÓLICA Para comprender mejor el funcionamiento de la cocina solar parabólica es importante conocer antes las características geométricas de una parábola. Una parábola es una curva notable, es decir, su forma no es al azar, es una línea curva formada por un conjunto de puntos que cumplen determinadas propiedades geométricas, la más importante de ellas y en la que se basa el principio de funcionamiento de la cocina solar parabólica es que todos los rayos incidentes que llegan sobre la superficie parabólica, refleja los rayos paralelos a su eje siempre en dirección al foco. Lo anterior se puede apreciar mejor en la Figura 3. Figura 3: Geometría parabólica de reflexión de rayos incidentes

Fuente: http://rn-di.blogspot.com/ Ahora bien, si hacemos girar la parábola 360º alrededor de su eje, obtenemos una superficie llamada paraboloide de revolución o superficie parabólica, cuyo foco también será el mismo. Todos los rayos paralelos al eje del paraboloide, después de reflejarse en la superficie pasan necesariamente por el foco, en esta

propiedad se fundamenta el diseño de los concentradores empleados en las cocinas solares parabólicas. El concentrador de una cocina solar parabólica, llamado también reflector parabólico, es un paraboloide de revolución fabricado con ciertos materiales, cuya cara interna tiene un alto índice de reflexión. Cuando el eje del concentrador está alineado en la dirección del sol, del modo en que se muestra en la Figura 4, todos los rayos solares que inciden en su superficie son reflejados hacia el foco, donde se encuentra convenientemente ubicado el recipiente para la cocción de los alimentos.

Figura 4: funcionamiento de una cocina solar

Fuente:

www.sitiosolar.com

A diferencia de los hornos solares que utilizan la radiación solar directa y difusa, las cocinas solares parabólicas únicamente aprovechan la radiación directa, en este

sentido

es

indispensable

la

presencia

de

buenas

condiciones

meteorológicas para lograr un óptimo funcionamiento. De otro lado, en vista que es necesario mantener el eje de su reflector siempre en la dirección de los rayos solares, es importante reorientar la posición del reflector de la cocina solar parabólica, cada 15 a 20 minutos de acuerdo al avance del sol. 3.4.3.

TEMPERATURA Y COCCIÓN DE LOS ALIMENTOS EN UNA COCINA SOLAR PARABÓLICA Los rayos solares reflejados provenientes desde toda la superficie del concentrador, al incidir en un recipiente de cocción de material apropiado, elevan de forma instantánea su temperatura a valores que permiten efectuar cualquier tipo de preparación de alimentos. En este tipo de cocinas es muy importante emplear recipientes de cocción metálicos, de color oscuro y sin brillo, siendo los ideales aquellos de color negro mate y paredes delgadas. Este tipo de materiales en ollas y cazuelas convierte con mayor eficiencia la luz solar en calor útil para cocinar. La eficiencia de una cocina solar parabólica en general es baja,

aproximadamente se pierde el 40 % de la energía solar captada, una parte es absorbida por el propio material del reflector y otra es disipada por las corrientes de aire, por ello es muy importante la calidad del material utilizado en el reflector, su estado de conservación y el uso de recipientes de cocción apropiados. Teniendo en cuenta lo anterior, el reflector de una cocina solar parabólica se diseña, en forma y tamaño, para concentrar una cantidad de radiación solar capaz de generar temperaturas en el recipiente de cocción entre los 200 – 250ºC, con lo cual se puede preparar cualquier tipo de receta. Figura 5: Cocina Solar Parabólica

Fuente: http://proyectosalpartir.blogspot.com/2010/05/cocina-solar.html . El tiempo de cocción de los alimentos en una cocina solar parabólica depende de diversos factores, siendo la potencia del modelo utilizado y las condiciones meteorológicas los más importantes. En resumen, los factores que afectan el tiempo de cocción de los alimentos en una cocina parabólica, son: 

La calidad de la luz del sol en el momento que se está cocinando.



El tipo y la cantidad de los alimentos que se cocinan.



Las ollas o recipientes utilizados para la cocción de los alimentos.



La frecuencia con la que se reorienta la cocina



La humedad ambiental es también un factor condicionante, a mayor humedad el tiempo de preparación será mayor.



La presencia de viento reduce notablemente la eficiencia de la cocina.

3.5.

ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DEL HUEVO

3.5.1. ESTRUCTURA 

Cáscara: Formada principalmente por carbonato cálcico. Protege y aísla el contenido del huevo. Tiene miles de poros que permiten el intercambio gaseoso. Adheridas a la cáscara se encuentran las membranas testáceas,



que forman la cámara de aire. Clara o albumen: formada por dos partes, albumen denso y albumen fluido. Compuesta principalmente por proteínas y agua. Su textura y firmeza es



indicativa de la frescura del huevo. Yema o vitelo: parte central y anaranjada del huevo, su color varía en función de la alimentación de la gallina. Es la parte nutricionalmente más valiosa, ya que concentra la mayor parte de vitaminas, lípidos y minerales. Está rodeada de la membrana vitelina.

3.5.2. COMPOSICIÓN PESO LÍQUIDO: CLARA + YEMA PESO TOTAL: PESO LIQUIDO +CÁSCARA

IV.

PARTE EXPERIMENTAL

IV.1.

CONSTRUCCION DE LA COCINA SOLAR PARABÓLICA 

Cortar láminas de cartón, de acuerdo a las medidas establecidas, para tener

  

el foco ubicado a 25 cm de la base superior. Pegar cada lámina, acoplada una de la otra, para formar la base. Cortar láminas triangulares de cartón, para unir la parte superior. Forrar la parte superior con aluminio.

Figura 6: Construcción de la Cocina Solar Parabólica Fuente: Propia

Figura 7: Cocina Solar Parabólica Fuente: Propia IV.2.

MEJORA DE LA CONSTRUCCIÓN DE LA COCINA SOLAR PARABÓLICA 

Sobre el modelo que se tenía, aplicar dos capas de fibra de vidrio.



Una vez seco, se procede al retiro del cartón sobrante, ya que la fibra de vidrio ya optó la forma.



Luego se procede a la eliminación de residuos y excesos de fibra de vidrio.



Una vez teniendo la forma, unimos la estructura metálica con la parábola.



Finalmente, se forra la parte superior con aluminio.

Figura 8: Mejora de la construcción de la Cocina Solar Parabólica Fuente: Propia

Figura 9: Resultado final de la mejora de la construcción de la Cocina Solar Parabólica Fuente: Propia IV.3.

RECOLECCIÓN DE DATOS Para la recolección de datos se utilizó:    

Termómetro Balanza Cronómetro Probeta

Obteniendo:  

Peso Total (inicio): 59 g Peso Total (final): 34.2 g

        IV.4.

Peso Líquido (inicial): 50 g Peso Líquido (final): ¿? g Aceite (Inicio): 8.6 ml=5.6 g Aceite (Final - Huevo)= ¿? g Aceite (Final - Parrilla): 4.3 ml=2.8 g Tiempo (calentamiento-aceite): 2 min Tiempo (tostación-huevo) 9 min Temperatura (tostación-huevo): 70 °C

APLICACIÓN DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

IV.4.1. BALANCE DE MATERIA Para poder comprender y realizar el balance de materia de este trabajo se hizo un diagrama de bloques referido a la Cocina Solar Parabólica, en la cual se explica las entradas y salidas en el sistema (Cocina).

DIAGRAMA DE BLOQUES 1 (Sistema: Parrilla o Sartén)

Aceite  A  :5.6g %w Aceite ,A  100%

Huevo  H  :59g

PARRILLA

Huevo Frito  F  :34.2g

%w Líquido ,H  ¿?

%w Líquido ,F  ¿?

%w Cáscara ,H  ¿?

%w Aceite ,F  ¿?

Residuos  R  :¿? %w Cáscara ,R  ¿? %w Aceite ,R  ¿?

Fuente: Propia

DIAGRAMA DE BLOQUES 2 (Sistema: Parrilla o Sartén)

Aceite  A  :5,6g %w Aceite ,A  100%

Huevo  H  :59g

PARRILLA

Huevo Frito  F  :34 ,2g

%w Líquido ,H  84,75%

%w Líquido ,F  ¿? 91,79%

%w Cáscara ,H 15,25%

%w Aceite ,F  ¿? 8,21%

Residuos  R  :30,4g %w Cáscara ,R  90 ,79% %w Aceite ,R  9,21%

Fuente: Propia

Empezamos a completar los

%w

con los datos que se tiene:

%w Líquido ,H Para hallar

:

Se tiene como dato:  

Peso Líquido (inicial): 50 g H= 59 g

Entonces:

%w Líquido ,H 

50 x100  84,75% 59 %w Cáscara ,H

Por lo tanto el

:

%w Cáscara ,H  100% 84,75% 15,25%

Para hallar el peso en los Residuos, hacemos un balance de materia a todo el sistema:

A  H F  R 5,6g  59g  34,2g  R R  30,4g

Para hallar el  

%w Aceite

en R, se tiene como dato que:

Aceite (Final - Parrilla): 4.3 ml=2.8 g R= 30.4 g

Entonces:

%w Aceite ,R 

2,8 x100  9,21% 30,4

Teniendo ya como dato el

%w Aceite

en R, podemos hallar el

un balance de materia parcial:

A(w Aceite ,A )  H(w Aceite ,H )  F(w Aceite ,F )  R(w Aceite ,R )

5,6  1  34,2  w Aceite ,F   30,4  0,0918  w Aceite ,F  0,0821

%w Aceite

en F mediante

%w Aceite ,F  8,21%

Teniendo como dato

%w Aceite

%w Líquido en F, hallamos el

en F:

%w Líquido ,F  100% %w Aceite ,F %w Líquido ,F  100% 8,21% %w Líquido ,F  91,79%

Finalmente, hallamos el

%w Cáscara

en R, teniendo como dato

%w Aceite

en R:

%w Cáscara ,R  100% %w Aceite ,R %w Cáscara ,R  100% 9,21% %w Cáscara ,R  90,79% IV.4.2. BALANCE DE ENERGÍA Considerando nuestro sistema es un sistema cerrado. La ecuación general sería Q  W  U

, de donde calcularemos la variación de la energía interna en el

sistema. IV.4.2.1.

POTENCIA DE COCCIÓN

Según Paul Funk: Área de la parábola: b

A   2f(x) 1  f '(x)2 dx a

Sí sabemos P (punto focal), ubicado a 25cm. Entonces P (0,25) x2 4(25) x y' dx 50 y

Reemplazando en el área, tenemos: 50

A

0

2

 x2   x  1    dx  50  100

 2 

Para un cálculo más factible, se reemplaza por sus ecuaciones polares: x  50 tan  dx  50 sec 2 d 50

 50  tan

A

2

2

 sec 3 d

0

50

 50   sec

A

2

5



 sec 3 d

0

50

 sen sec 4  3sen sec 2  sec  tan  A  50      4 8 2   0 2

A  1.18m2

Área del recipiente:  L A

 0.25  0.20  0.05m 2 Calculo variable “C” (calores específicos y masas) C  Cagua  magua  Crec  mrec C  (4190

J J  0.149Kg)  (470  0.45Kg) Kg.K Kg.K

C  835.81

J K

Entonces la potencia de cocción es:  T2  T1 C  600 

P

 62  42  * 835.81  600 

P

P  27.86J / s

IV.4.2.2.

CALOR QUE GENERA LA PARÁBOLA. Q   qn dA

Integrando queda : Q  kA Donde : k  1353 W m2   0.833 A  área enm2

Q  (1353)(0.833)(1.18) Q  1329.92W REEMPLAZANDO DATOS:

Finalmente, reemplazamos los datos obtenidos en la ecuación general de la Primera ley de la Termodinámica: U U

= 27.86 J/s + 1329.92 W =6.7 cal/s + 317.64 cal/s

U  324.34

cal s

V.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS -

La potencia de cocción que se genera es de 27.86 J/s esto es lo suficiente como para preparar los huevos tostados y muchos alimentos conservando sus

-

proteínas. El calor generado por la parábola satisfacer al sistema donde emplea las leyes termodinámicas con 1329.32 W siendo como la cantidad suficiente para la

-

cocción de los alimentos. Dentro de las variaciones de la energía se determinaron de 324.34 cal/s es la

-

cantidad de operación para el huevo tostado. El porcentaje en peso del líquido del huevo en el producto es de 91.79%. El porcentaje en peso de aceite es de 8.21% en el producto donde se consumió la mitad en el momento de la tostación.

VI.

CONCLUSIONES

Como resultado de la investigación, recolección de datos y de los cálculos realizados, es posible concluir que se realizó la caracterización de la cocina solar parabólica. Así también se llegó a realizar el balance de materia mediante la cocción de un huevo. Mediante este balance de materia se pudo la composición del huevo frito al final del sistema el cual

%w Líquido ,F  91,79% resultó:

%w Aceite ,F  8,21% y

. El balance de energía se realizó

mediante el cálculo de la potencia de cocción, el cual resulta

P  27.86J / s

.Finalmente, se

utilizó lo obtenido en la aplicación de la primera ley de la termodinámica, donde la variación de energía interna tiene como resultado 324.34 cal/s.

VII.

BIBLIOGRAFÍA BARRRIO DE MENDOZA, A. (15 de junio de 2015). http://www.gastronomiasolar.es/. Recuperado el 15 de junio de 2015, de http://www.gastronomiasolar.es/: http://www.gastronomiasolar.es/p/cocina-solar.html CASTRO PINEDA, J. S. (2014). DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DE UNA COCINA SOLAR PARABÓLICA DE USO DOMESTICO. PARA OPTAR AL TÍTULO DE: INGENIERO MECÁNICO, UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR, FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA, EL SALVADOR. colegio de alpartir "ramon y cajal". (26 de mayo de 2010). proyectosalpartir. Recuperado el 2 de julio de 2015, de http://proyectosalpartir.blogspot.com/: http://proyectosalpartir.blogspot.com/2010/05/cocina-solar.html ECOAGRICULTOR. (15 de mayo de 2012). http://www.ecoagricultor.com/. Recuperado el 18 de julio de 2015, de Naturvegan Ecologico S.L: http://www.ecoagricultor.com/cocinar-con-el-sol-la-cocina-solar/ LOPEZ LOPEZ, G. A. (2012). ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ACERCA DEL USO DE ESTUFA. TRABAJO DE GRADUACIÓN, Universidad de San Carlos de Guatemala, Escuela de Ingeniería Mecánica Industrial, guatemala. MACHADO MEJIA, M. (2010). CARACTERIZACIÓN DE UNA COCINA. UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID, DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA TÉRMICA Y DE FLUIDOS, MADRID. sitiosolar.com. (20 de setiembre de 2014). sitiosolar.com el portal de energias renovables. Recuperado el 24 de junio de 2015, de http://www.sitiosolar.com/: http://www.sitiosolar.com/cocina-solarparabolica/ SOLAR VILLE. (10 de enero de 2013). solar ville tienda de energias renovables. Recuperado el 13 de julio de 2015, de http://www.solarville.es/: http://www.solarville.es/producto/cocina-solarparabolica-2/#.Va5_8aR_Oko TORRES VALENZUELA, F. (2003). COCINA SOLAR. UNNIVERSIDAD TECNICA DE FEDERICO SANTA MARIA. valparaiso: generacion de energias alternativas UTFSN.