Potencia para calentar un líquido

Potencia para calentar un líquido

Muchas veces cuando necesitamos calentar un volumen, sea un tanque, recipiente o depósito a través de resistencias eléctricas surge la siguiente pregunta: ¿cuánta potencia necesito?

Para saber eso debemos aclarar ciertos términos primero.

Trabajo (W)

Existen muchas formas de definir el trabajo, haciéndolo más sencillo de explicar podemos decir que el trabajo es la energía que se intercambia cuando una fuerza es aplicada sobre un cuerpo haciendo que este se desplace.

Calor (Q)

El calor representa una magnitud física de una forma de energía, la cual se conoce como energía térmica. Esta magnitud expresa el intercambio de energía térmica entre 2 o más cuerpos en interacción y se evidencia con cambios de temperatura.

Se representa con la letra Q y se mide en Kwh, Kcal, BTU, MJ (Mega Joules).

Donde 1 Kwh = 860Kcal= 3412 BTU = 3.6 MJ

El cálculo matemático para obtener el calor es el siguiente:

Q = Cesp . m . ∆T

Donde:

  • Cesp: calor específico de una sustancia, este es una constante que se define en diferentes unidades dependiendo del país.
  • m: masa de la sustancia, comúnmente depende del volumen que se desea calentar.
  • ∆T: diferencial de temperatura (temperatura final – temperatura inicial).

Definido el término de calor y cómo podemos calcularlo, hablemos del siguiente término.

Potencia (P)

La potencia se define como un flujo de energía, es decir, la potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.

P = W/t

Donde:

  • W: trabajo.
  • t: tiempo.

Ahora bien, siendo el calor Q, una forma de expresar el trabajo, podemos sustituir la ecuación anterior y queda así:

P = Q/t

Se puede decir que cuando la forma de energía en transferencia es el calor, la potencia puede llamarse potencia térmica.

Finalmente sustituimos Q y nos queda:

P = ( Cesp . m . ∆T )/ t

Ya en este punto hemos definido la ecuación para cálculo de la potencia necesaria para calentar un volumen.

Cálculo para calentar un volumen

Veamos el siguiente ejemplo:

Se desea calentar agua a 150°C en un tanque de 100 litros. El tiempo estimado para el calentamiento del tanque para posteriormente empezar a trabajar es de 2 horas.

Pues bien, con los datos suministrados podemos comenzar diciendo que la masa a calentar es de 100 litros, sabiendo que 1 litro es equivalente a 1 kg, entonces tenemos 100 kgs.

La temperatura inicial es la temperatura ambiente: 25°C y la temperatura final serian los 150°C.

El calor especifico del agua es de: 1 Kcal / Kg °C (Se obtiene de una tabla de calores específicos).

El tiempo de calentamiento es de 2 horas.

Podemos sustituir los valores en la ecuación y tenemos:

P = ( 1 Kcal/Kg °C . 100 Kg . (150°c – 25°C) )/ 2 h

Sustituyendo y simplificando nos queda lo siguiente:

P = 6250 Kcal/h, sin embargo normalmente en procesos de calentamiento eléctrico se trabaja la potencia expresada en Kw, por lo cual usando las equivalencias tenemos que:

6250 Kcal/h * 1Kwh / 860Kcal = 7.26 Kw

Podemos concluir que necesitamos 7.26 Kw para calentar 100 litros de agua a 150°C en 2 horas.

Le recordamos que esto es un aproximado de lo necesario y suponiendo que habrá un calentamiento homegéneo.

Para calentamiento de líquidos recomendamos el uso de resistencias de inmersión ya que estas están en contacto directo con la sustancia a calentar. Para una estimación de la potencia necesaria el equipo de I+D de Servielectra podrá ayudarlo.

 

 

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