10. Transferencia de calor en incubacion

TRANSFERENCIA DE CALOR
EN INCUBACIÓN
Seminario Técnico
Pablo Alberto Jaimes Garnica
Girardot, abril 24 de 2009
Transferencia de Calor
Energía (j)
T1
Flujo de calor (W)
T2 (ºC)
Calor metabólico
El embrión debe verse como una máquina térmica
Calor de desecho
Carbohidratos
Proteinas
Grasas
Calor metabólico
La relación de generación depende del nivel de la
actividad
0,15 mW
2 días
146 mW
18 días
Calor metabólico
La producción de calor
correspondientes a un embrión
proveniente de un huevo grande
son mayores
Calor metabólico
Líneas modernas productoras de carne producen más
calor metabólico que los embriones de líneas
tradicionales.
Producción de calor metabólico. (vatios/1000 huevos)
Días incubación
Ross-308
Ross-508
Tradicional
17
151,2
160,2
130
18
156,6
149,4
137
19
164,4
160,8
124
20
252,0
239,4
168
Fuente: Janke, Tzschentke & Boerjan (2004)
Journal of Physiology, 150: 239-249
Calor metabólico
Cuando el ambiente no es ideal el embrión sacrifica su
crecimiento por regulación de su temperatura.
Diseño de Máquinas
Las máquinas incubadoras varían en complejidad y diseño,
lo que hacen básicamente es controlar la temperatura y
composición atmosférica, es nuestro deber como
operadores entender y modificar la habilidad de
transferencia de calor entre el huevo y la máquina para
alcanzar la correcta temperatura embrionaria
Modos de transferencia de calor
Calor sensible
• Conducción
• Convección
• Radiación
Calor latente
• Evaporación
Conducción
En la conducción el calor pasa directamente a otros
objetos con los cuales se está en contacto o se debe
también a gradientes de temperatura dentro de un
cuerpo.
Conducción
Conductividad térmica: (k) es una medida de la
capacidad del material para conducir el calor
• Aislamiento térmico reduce el valor de K
• Aire: Buen aislante:
– Valor de K bajo.
• Agua: Pobre aislante:
– Valor de K alto.
Conducción
La conductividad térmica del huevo se incrementa
durante la incubación por el desarrollo de la red de
vasos sanguíneos en la membrana corioalantoidea,
alrededor bajo la cáscara, mejorando el flujo de calor.
Convección
Modo en que se transfiere la energía entre una
superficie sólida y el fluido adyacente (líquido o gas).
Si el aire se mueve con una velocidad elevada, las
pérdidas por convección aumentan.
Convección
Natural
Forzada
Convección
las incubadoras utilizan básicamente la convección forzada, la
eficiencia de este proceso depende de la superficie en
contacto y de los patrones de flujo del mismo. (laminar o
turbulento)
Tem p.Hue-Temp del Aire (C)
Convección
3
2.5
2
1.5
0.5 mts./seg.
1
2.0 mts./seg
0.5
0
50
55
60
65
70
75
80
Peso del Huevo (Gramos)
Cuanto mayor es la velocidad del fluido mayor es la
velocidad de transferencia de calor.
Convección
- La transferencia de calor por convección
depende de las propiedades del aire.
- conductividad térmica k.
El valor de la conductividad térmica del aire es
dependiente del nivel de humedad relativa.
Conductividad térmica del aire
El vapor de agua es una sustancia que tiene mayor
capacidad de absorción y retención térmica que el aire
seco.
Incrementar la capacidad de calor (aire más húmedo) hace
que la transferencia de calor desde y hacia los huevos sea
mayor y más rápida.
Aire mas húmedo ayuda a uniformizar las condiciones ya
que extrae o aporta más calor a aquellos huevos cuya
diferencia de temperatura respecto a la del aire sean
mayores.
Temp.Hue-Temp del Aire (C)
Coductividad térmica del aire
3
2.5
2
1.5
0.5 mts./seg.
1
2.0 mts./seg
0.5
0
50
55
60
65
70
75
80
Peso del Huevo (Gramos)
El mayor factor que afecta la conductividad térmica del
aire es el flujo de aire sobre los huevos, a mayor flujo
de aire, mayor eficiencia de transferencia de calor, el
flujo de aire dentro de la incubadora produce un
mayor impacto en la temperatura de incubación
Flujo del aire
Cuando los ventiladores se apagan por: mantenimiento,
daño o interrupción del fluido eléctrico la
temperatura de la cáscara cambia de inmediato al
desaparecer la corriente de aire.
Radiación
El calor también se puede transferir a regiones donde
existe el vacío perfecto. En este caso el mecanismo
es la radiación electromagnética.
Radiación
La transferencia de calor por radiación es la
responsable de que todas las superficies
dentro de la máquina sean temperaturas
similares entre 1 ó 2 °C a la temperatura de
la cáscara del huevo.
Radiación
En las incubadoras comerciales donde un huevo esta
rodeado por otros huevos de la misma temperatura,
se reduce la superficie radiativa efectiva de los
huevos, es por lo tanto asumido que la mayor
transferencia de calor ocurre por convección.
Calor sensible
Estos tres modos de transferencia de calor:
• Conducción
• Convección
• Radiación
hacen parte del calor evidente (al tacto o medido con
un termómetro), es el calor que sentimos y se llama
calor sensible.
Calor latente
Cada vez que hay un cambio en el estado (ej: líquido a gas)
de un material la energía se emite (exotérmico) o la energía
se absorbe (endotérmico). A la cantidad de calor necesaria
para cambiar el estado de un cuerpo sin alterar su
temperatura se le llama calor latente, este calor no lo
percibimos.
Evaporación de agua
El calor producido por el
embrión se disipa mediante
la pérdida de humedad
(evaporación) como calor
latente
12 % de pérdida de humedad al día 18 a través de los
poros de la cáscara = 0,63% de peso/día.
Evaporación de Agua
Producción de Calor embrionario y Calor Pérdido por
enfriamiento evaporativo
< Enfr evap
T emb < T inc
C emb
C emb
T emb
>
>
Enfr evap
T inc
Evaporación de Agua
Si la humedad relativa es baja, tenemos que humidificar
asperjando agua en el aire de la máquina, que para
ser evaporada requiere energía, y esta es
suministrada por los huevos, provocando un efecto
de enfriamiento en lo huevos cerca del ventilador y el
aspersor, los huevos lejos no proveen energía para
evaporación y no se enfrían.
Balance de calor
1ª Ley de la termodinámica: la energía no se
crea ni se destruye, solo se transforma
El balance de calor esta dado por la relación entre las
pérdidas y las ganancias, determinada por los
siguientes factores:
Balance de calor
Aplicaciones prácticas
Los siguientes problemas producen desbalances parciales,
no en la máquina entera, por tanto los sensores ni el
sistema de alarma detectan el problema en la masa de
huevos.
Calor sensible
• Cámara de mezclado del
aire.
• Ventiladores.
• Puertas
• Volteo
Calor latente
• Perdida de humedad.
• Humead relativa.
• Aspersión boquillas
Cámara de mezclado del aire
Se debe garantizar el diferencial de presión
Cámara de mezclado del aire
Un sellado adecuado de la misma. Los
empaques alrededor del panel de
ventiladores deben estar en buenas
condiciones.
Cámara de mezclado del aire
Cuando se hacen cambios y
nuevos montajes de
motor y aspas de los
ventiladores deben ser
instalados conservando
las distancias
recomendadas por el
fabricante respecto a la
posición de la hoja en la
abertura del panel.
Flujo de aire
El movimiento de aire se
ve impedido o es
inadecuado cuando:
• Carros con huevo para
transferencia en el
pasillo central
• Carros Movidos hacia la
salida en incubadoras
tipo tunel
Flujo de aire
En incubadoras de
sistema de túnel
cortinas plásticas en
mal estado,
incorrecta posición y
unión de los carros
Ventiladores
La verificación de la velocidad del ventilador:
debe medirse cada 3 meses las revoluciones
por minuto del motor, su lubricación y estado
de los rodamientos.
Ventiladores
La acumulación de
películas de polvo y
desinfectantes en
aspas disminuyen su
eficiencia, se deben
limpiar mensualmente,
teniendo el cuidado de
evitar que pierdan su
grado de inclinación y
forma original, para no
causar graves
desajustes en el flujo de
aire.
Ventiladores
Suele suceder que las aspas de un
ventilador giren en la dirección contraria
cuando los ventiladores se apagan y al
encenderlos no se permite que hayan
parado completamente.
Ventiladores
El desbalance o falta de alineación de las
hojas, las vibraciones provocadas por
falta de firmeza al ensamblarlas al eje
central del motor y las torceduras,
dobladuras o dientes de las aspas.
Ventiladores
Tensión y condición de correas, Se debe mantener
tensionadas las bandas y cambiar por nuevas cada
año. Haciendo, limpieza y lubricación de los
rodamientos
Puertas
Apertura de puertas
enfriamiento y baja humedad
calefacción y humedad
puntos fríos y calientes
Puertas
Ajuste y sellos de las
puerta para evitar
que se pierda aire
caliente y humedad
Volteo
Los ángulos de volteo deben ser uniformes en todos
los carros o columnas de huevos para poder
proporcionar un flujo de aire mas uniforme.
Volteo
Nivelar el volteo en una incubadora de flujo vertical
causa una menor circulación de aire.
Volteo
El volteo cambia el flujo de aire.
• A su vez en una incubadora de flujo laminar la
nivelación del volteo crea una circulación mayor de
aire disipando mejor el calor de los embriones mas
desarrollados.
• Si se voltean demasiado los huevos disminuye el
espacio entre las bandejas y obstaculiza la apropiada
circulación de aire.
Pérdida de Humedad
El grado de pérdida de humedad depende de la
humedad relativa dentro de la máquina (por ser
quien gobierna la cantidad que puede absorver el
aire), tamaño del huevo y densidad de la cáscara.
Perdida de Humedad
Egg Weight (g)
62
60
58
56
54
52
50
48
0
2
4
6
8
10
12
Day of Incubation
14
16
18
20
Boquillas aspersoras
Alta aspersión produce enfriamiento por evaporación
que a su vez produce desuniformidad en la
temperatura de los huevos
Boquillas aspersoras
El truco consiste en trabajar con la máxima humedad
de las salas posible para obtener una adecuada
pérdida de humedad y hacer que las boquillas
aspersoras operen lo menos posible.
Boquillas aspersoras
• Tamaño: GPH
• Limpieza boquillas
obstruidas
• Patrón de aspersión
• Disminución de la
presión del agua
• Prevenir goteos
Evaporación de agua
Es importantísimo eliminar todo exceso de agua
después de la limpieza de los pisos. recipientes o
drenaje para agua de condensación de los
serpentines de enfriamiento tapados o llenos
causando pisos mojados enfrían el ambiente
causando incubación dispareja
Evaporación de agua
• Sustancias que tapan los poros del
cascarón impiden el intercambio de
gases y la perdida de humedad de
los huevos
• Fumigación excesiva durante la
incubación, además cambia la
humedad y temperatura
• Manejar huevos con manos sucias
o mojadas
Conclusiones
La Temperatura embrionaria, es un balance entre el
metabolismo embrionario (depende de los días de
incubación y el tamaño del huevo) y la pérdida de
humedad (evaporación de agua)
Conclusiones
La transferencia de calor no solo depende de las
diferencias de temperatura entre los huevos
embrionados y el aire que los rodea, sino además:
de la velocidad del aire (a mayor velocidad, mayor
transferencia térmica), la evaporación del agua
asperjada y la capacidad térmica del aire relacionada
con el nivel de humedad relativa.
GRACIAS