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La materia puede encontrarse en tres formas diferentes: gas, sólido o líquido. Cada una de estas formas se denomina estado de agragación. Por ejemplo, el agua (H≈O) puede existir como vapor, hielo o agua. La transformación de un estado a otro sucede en un punto estacionario, y en este punto el calor cambia, mientras que no lo hace la temperatura. La parte escondida de calor se denomina calor latente.
El punto estacionario en donde el hielo se transforma en agua se denomina punto de punto de fusión, con una temperatura de 0°C, y el calor necesario para derretir 1 kg de hielo es 93 Watt. La temperatura en la cual el agua se convierte en vapor se denomina punto de ebullición, o 100 °C a 1 Bar, mientras que el calor latente es de 268 Watt. Debe tenerse en cuenta que la presión solo influencia al punto de ebullición, y no punto de fusión.
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Estadp de agegación de la materia.
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- Condensing
- Evaporating
- Melting
- Freezing
- Condensing
- Sublimation
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Muchos procesos de enfriamiento involucran el calor de evaporación de un líquido. Si un líquido se evapora, se necesita calor. Este calor se toma del entorno del líquido de evaporación.
Un ejemplo de enfriamiento mediante la evaporación lo hallamos en el antiguo Egipto. Botellas de piedra, las llamadas Gandis, eran llenadas con agua. Por su material poroso, parte del agua se filtraba a través de la superficie exterior de la botella y se evaporaba. La evaporación sacaba el calor de la botella por lo tanto fuera el agua de adentro.
Si la leche debe almacenarse en la granja por períodos de tiempo largos, cualquier método de enfriamieto es mejor que ninguno. Sin embargo, si las utilidades para el enfriamiento son básicas y el tiempo de transporte de la leche hasta el punto de recolección o planta láctea en comparativamente corto, es aconsejable llevar la leche lo antes posible al punto de recolección más cercano.
Muchos sistemas hay disponibles para enfriar la leche. El sistema más simple usa agua de una red de suministro o de pozo. Si del pozo la cantidad de agua disponible es abundante, las latas de leche pueden ser inmersas en el pozo. Este método, sin embargo, no es aconsejable si el agua del pozo también se usa para beber, porque la inmersión de las latas facilita la contaminación del pozo. Los sistemas simples de enfriamiento que usan agua le daran a la leche una temperatura de solo 3 - 5° por sobre encima del agua. Esto quiere decir que el agua a una temperatura de 11 - 12°C puede enfriar la leche a 15°C (en lo más bajo). A parte del hecho de que esta temperatura es alta, el agua a 11 - 12°C no estara disponible en condiciones tropicales templadas. Tales condiciones requeriran enfriamiento artificial con equipos especiales.
En donde este disponible el agua corriente, la leche puede ser enfriada colocando un anillo tbular perforado al rededor del cuello de la lata de la leche templada. después de que el anillo ha sido conectado con la cañería, el agua rociará la lata y fluirá en la superficie. Si se usa agua helada de un tanque de agua fría, el agua se debe juntar debajo del tanque y hacerla re circular, por ejemplo, parando la lata sobre un estante sobre el tanque de agua fría.
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Los enfriadores de superficies consisten en una serie de tubos de diámetro pequeño colocados horizontalmente. Montados uno sobre otro, estos tubos terminan en cabezales. Los cabezales conectan los tubos, además de permitir al agente de enfriado circular a través de ellos.
La leche templada es distribuida sobre la superficie del enfriador,por ejemplo, sobre el set de los tubos horizontales, por medio de un tubo rociador, o una bandeja con pequeñas aberturas colocada en la punta del tubo superior. Las superficies de los enfriadores consisten en dos secciones independientes una sobre otra. la sección superior es enfriada con agua de las cañerías o del pozo, mientras que el agua helada o enfriado directo se aplica en la sección baja. El sistema de enfriado de superficie, también llamado "sistema de enfriamiento abierto", es simple, pero requiere un programa adecuado de sanitización. Se debe tomar un cuidado especial para prevenir la contaminación en el aire.
Si pequeñas cantidades de leche tienen que ser recolectadas y transportadas en largas distancias, y y no es factible técnica o economicamente enfriar la leche anticipadamente, deben ser usados los conos helados de metal. Estos conos se colocan dentro de las latas de leche, entonces el borde del cono encaja en el borde de la lata lo suficientemente firme para prevenir que la leche salpique durante el acarreo o transporte. El cono ocupa un tercio de volumen de la lata. Si los conos se llenan con hielo picado, la leche puede enfriarse de 30°C a 5-10° C durante el transporte. Los conos y el hielo pueden juntarse de las granjas o centros de recolección por el camión lechero. El hielo debe ser transportado en una caja aislada, y los conos deben ser sanitizados correctamente después de su uso; preferentemente en el centro de enfriamiento o la planta industrial.
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Ice-cones |
Water tanks |
Enfriamiento con agua y hielo - técnicas simples y casi siempre adecuadas.
El sistema de enfriamiento más simple es con un tanque abierto de agua fría. Las latas de leche deben ser colocadas en el tanque, en donde estan inmersas en el agua hasta el "cuello". El agua debe ser refrescada continuamente o en intervalos irregulares.
Para permitir la aeración de la leche durante el enfriamiento, las tapas de las latas deben estar flojas. El tanque debe estar cubierto con una tapa para proteger a la leche de las moscas y polvo. Si es utilizada agua de pozo o cañerías, el sistema solo permite un enfriamiento lento a relativamente altas temperaturas. Mejores resultados se obtienen utilizando agua helada, y el rango de enfriamiento puede ser mejorado bastante mediante la circulación forzada del agua helada en el tanque. Para limitar pérdidas de frío por la radiación, el tanque y su tapa deben aislarse.
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Los sistemas de enfriamiento modernos transfieren el calor de la leche vía agentes enfriantes tanto para agua o aire. Esta transferencia se hace vía una pared separada, entonces nunca hay un contacto directo con la leche. El refrigerante o agente enfriante absorve el calor de la leche dentro del evaporador. Cada refrigerante tiene, por una cierta presión, su punto de ebullición. El rango de de enfriemiento depende del diseño del equipo. La temperatura final depende del termostato o el flujo de la leche a través de las láminas enfriantes. Grandes diferencias de enfriamiento aumentan el rango de enfriamiento. La alta velocidad y el movimiento turbulento del líquido a lo largo de la pared mejorará la tasa de transferencia del calor.
Si la leche es enfriada en una manera moderna, se necesita electricidad para generar la temperatura requerida. La electricidad arranca la unidad de condensamiento, que condensa el líquido evaporado y hace del proceso un ciclo contínuo.
El ciclo de enfriamiento puede ser dividido en la parte de baja presión y alta presión.
Ciclo simple de enfriamiento
El evaporador en llenado parcialmente con refrigerante. Cuando el compresor arranca, el gas es succionado. Debido a esto la presión de crecerá. El líquido comienza a hervir en cuanto la presión disminuye por debajo de la presión de la temperatura presente. Partes correspondientes al refrigerante se evaporaran y sacaran el calor que permanezca en medio enfriante. Esto hace más fría a la parte que queda. Si la temperatura se reduce por debajo de la temperatura de la leche, el calor fluirá de la leche al refrigerante hirviente. Este calor provoca la evaporación de una parte del refrigerante. La temperatura permanecerá constante una vez que la cantidad de calor, que es transportada por el compresor, está balanceada con la cantidad de calor de la leche.
El lado de alta presión del compresor está concetado el condesador. El propósito del condensador es remover el calor condensado en el área de alrededor. El compresor bombea el gas dentro del condensador. Mientras la presión se mantenga por debajo de la presión correspondiente a la temperatura de condensación, solo la presión se levantará. Apenas la presión se levanta por encima de la presión correspondiente a la temperatura de condensación, una transferencia de calor comenzará desde el gas al área circundante. Primero "el súper calor" se quita. El super calor es la diferencia de temperatura entre el gas calentado por sobre el punto de ebullición y el punto de ebullición. La condensación comenzará de spués de esto. Para condensar con una cierta capacidad, se necesita una diferencia de temperatura particular. La presión será constante apenas la diferencia de temperatura sea sufiecientemente grande para condensar todo el gas bombeado por el compresor.
Para hacer contínuo a este proceso, el líquido en el condensador debe ser debe ser alimentado en el evaporador. Como la presión en el condensador siempre es más alta que en el evaporador, esto puede ser facilmente hecho mediante la instalación de un tubo conector del condensador al evaporador. Si una válvula es montada en este tubo, la cantidad de refrigerante puede ser ajustada. Normalmente esta válvula es automática, y es llamada la válvula de expansión termostática. Esta válvula mide la presión del evaporador y a temperatura del tubo de succión. La válvula se abre más o menos de acuerdo al súper calor.
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Las partes individuales de la instalación de enfriemiento |
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Indice de la figura de arriba
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1. Compresor
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Una bomba de gas crea presión en el evaporador (baja temperatura) y alta presión en el condensador (alta temperatura). |
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2. Pressostat
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Usado principalmente para proteger la parte de condensación de la instalación. Si la presión llega muy alta, el pressostat para el compresor. También se usa como protector contra la baja presión causada por el goteo del refrigerante como un interruptor para parar el compresor el final del ciclo de vaciado. |
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3. Condensador
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Es la parte en donde se condensa el refrigerante. El calor del gas es liberado en el aire y luego el gas se convierte en líquido. |
| 4. Recibidor líquido |
Hecho para ser el lugar de almacenamietno del refrigerante. Si la instalación está en operación, el recibidor está casi vacío. Si la instalación para y el sistema de vaciado está instalado, el refrigerante se almacenará en el recibidor. |
| 5. Filtro / Secado |
El filtro es usado para sacar todas las partes sólidas del líquido. El secador es usado para sacar la humedad en una pequeña cantidad en el refrigerante. |
| 6. Solenoid valve |
En instalaciones con sistemas de pump-down, esta válvula para flujo del líquido al evaporador. |
| 7. Visor |
Aporta la posibilidad de revisar si hay suficiente refrigerante en la instalación. |
| 8. Válvula de expansión termostática |
Aporta la misma cantidad de refrigerante, en forma líquida,de vuelta al evaporador mientras el compresor saca el gas. |
9. Evaporador
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Parte en donde el refrigerante se evapora y consecuentemente le saca el calor a la leche. |
| 10.Termostato |
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Controla la temperatura de la leche enfriada, prendiendo o apagando al compreso dependiendo de la temperatura. | |
Este es el sistema de enfriamiento de leche más común. La base del tanque ha sido designada como un evaporador, mientras que el calor de la leche va a través de la pared de acero inoxidable al refrigerante. El refrigerante se evapora, sacándole a la leche el calor. Dado que los tanques de expansión directa no tienen un amortiguador del frío, siempre tiene que haber disponible energía. En este tipo de sistema, la leche es enfriada directamente y agitada después de llegar al tanque.
Sistema de enfriamiento de expansión directa - la opción más común.
En sistemas de enfriamiento indirecto, el evaporador está situado en una reserva rellena con el conductor de calor, en su mayor parte agua. El evaporador consiste en un sistema de tuberías o bobinas en el cual el medio enfriamiento se evapora y enfría el conductor de calor.
Enfriamiento de leche con un sistema de banco de hielo.
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La gran ventaja del sistema de banco de hielo es que permite que la capacidad de enfriamiento se almacene en una reserva aislada con un conductor de calor y un "amortiguador de frío" o "amortiguador de hielo". En áreas en donde no hay energía suficiente, el sistema del banco de hielo provee una solución de enfriamiento eficiente. La formación de hielo alrededor de las tuberías de la reserva forma una amortización de frío que puede ser usada para enfriar la leche. El amortizador de frío hace posible enfriar en areas en donde la energía en horas pico es más cara, o en donde el uso de la electricidad es limitado, y significa que el sistema de enfriamiento puede apagarse para evitar la saturacion de energía durante el ordeño. La producción de frío puede ocurrir en períodos cuando la energía es barata, y puede ser extendida durante un período largo, habilitadno un pequeño compresor para ser usado.
La energía eficiente del sistema indirecto es menor que el sistema directo, porqeu el enfriamiento del portador demanda energía extra. El consumo de energía del refrigerador de un banco de frío es de 23 W/l. Hay dos tipos de equipamento de agua enfriada. El primero es el constructor de hielo, el cual acumula hielo entre ordeños usando un pequeño condensador utilizable hasta 18 horas por día. El segundo es el paquete de frío, el cual tiene un gran condensador utilizable sólo durante el ordeño.
La leche viene de la vaca hasta el final de la unidad, desde donde es bombeada a una proporción constante a través de un filtro a un plato refrigerador. El plato refrigerador consiste en un plato contraído de acero inoxidable. La leche fluye sobre un lado de este plato, aunque en el otro lado golpea o bien el flujo de la leche enla dirección contraria. Cuando la leche deja el plato refrigerador su temperatura ha sido reducida a 2 - 4 °C sobre la temperatura del agua, antes del enfriamiento final y el almacenamiento en el tanque de frío.
Pre-cooling system.
Flujo de leche / agua en un pre refrigerador calor cambiante.
El pre refrigerador con un golpe de agua disminuye el total y llevando los costos para la planta para reducir la demanda por el agua enfriada. Un pre requisito para esto es, por supuesto, el suministro barato de agua naturalmente fría. Esto es siempre posible al combinar el pre refrigerador con otro sistema de enframiento para reducir los costos de energía un poco más. Si la leche golpeada ha sido usada por el pre refrigerador, es aconsejable reciclar el refrescante o el agua fría usandola como agua bebible para el ganado. El golpe del agua no es reusado, el costo lo anulará ahorrando el costo de la energía, mientras que si el buen agua ha sido usado por el pre refrigerador, este aspecto es menos importante.
Hoy en día, las granjas están poniéndose cada vez más grandes, significando más trabajo, más vacas y más leche - y menos tiempo entre ordeños. Este proceso provee a los granjeros con problemas de enfriamiento potenciales, ya que toda la leche tiene qeu ser enfriada y guardada. La cantidad pura de leche, combinada con altos flujos de leche y períodos de ordeño más largos, hace esto más dificil que los tanques a granel convencionales hagan frente.
Los ordeños rápidos significan mayor cantidad de leche por tiempo. Sobrecargar los sistemas de enfriamiento significa un enfriamiento más lento y un conteo de bacterias mayor, y unos tiempos de enfriamiento largos involucran una agitación prolongada con el riesgo de qeu se formes grasas. El mantenimiento y la calidad se hace más dificil, lo cual pone toda la producción de leche en riesgo. El enfriamiento instantaneo es un sistema en línea, el cual enfría la leche en cuestión de segundos antes que esta llegue al tanque de almacenamiento.
Enfriamiento instantaneo desde from 35-3°C.
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La leche va desde lavaca al final de la unidad y el tanque de balance, desde donde es bombeado a una proporsión constante a través de un filtro al plato refrigerador. El plato refrigerador es el corazón del sistema de enfriamiento y consiste en un plato contraído de acero inoxidable en un lado del que la leche fluye en una dirección, mientras que en el otro lado, el agua enfriada fluye en la dirección contraria. Cuando la leche deja el plato refrigerador, esta temperatura ha sido reducida a una temperatura de 2 - 4 °C por debajo de la temperatura del agua. La leche es bombeada constantemente al tanque de almacenamiento aislado, donde esta se puede quedar, con una agitación ocacional, hasta la recolección.
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El flujo de la leche / agua en un profundo cambiador de calor a frío / plato refrigerador. |
Ecombies involucra un proceso de enfriamiento de dos pasos. Esto es muy ventajoso al combinar el enfriamiento instantáneo con el pre refrigerador usando agua enfriada. El pre refrigerador con tapa de frío o bien agua disminuye el costo total, incluyendo los costos de la planta por reducción de la demanda por agua enfriada.
Enfriamiento de leche con un refrigerador ecombi
En el pre refrigerador, el plato cambiador de calor es dividido en dos secciones. En la primer sección, la leche es enfriada con la tapa de frío o bien con agua. En la segunda sección, la leche es enfriada debajo de la temperatura de almacenamiento final usando agua
Flujo de leche / agua en un refrigerador ecombi cambiante de calor.
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