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INGENIERIA INDUSTRIALMENCION MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
BIENVENIDOS AL
CURSO REGULAR
DETRANSFERENCIA DE CALOR
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Universidad Estatal de MilagroUnidad Acadmica Ciencias de la IngenieraPROFESOR : EdmundoBrito Espinoza MBA.
PREFERENCIAS DELPROFESOR
PUNTUALIDADHONRADEZLEALTADETICA PROFESIONAL
SERIEDADAMISTADCONFIANZAESFUERZOAPOYOTRABAJO
QUIERO MUCHO A MIPAIS
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Universidad Estatal de MilagroUnidad Acadmica Ciencias de la IngenieraPROFESOR : Edmundo Brito Espinoza MBA.
CREO MUCHO EN:
VIRGEN MARIA JESUCRISTOHINCHA DE
JUAN PABLO II
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Universidad Estatal de MilagroUnidad Acadmica Ciencias de la IngenieraPROFESOR : Edmundo Brito Espinoza MBA.
ENTRETENIMIENTOS
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datos del PROFESOR
EDMUNDO BRITO E. MBA
EXPERIENCIA:30 Aos de Trabajo en la Industria en el rea de Ingeniera
y Mantenimiento .Profesor de la Espol, Unemi.
Telf: 04- 2802259 - 2800169092635928.
Email: [email protected]
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mailto:[email protected]:[email protected]8/3/2019 Transferencia de Calor -
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TRASNFERENCIA DE CALOR
REGLAS DEL CURSOHora de llegada de Estudiantes
Hora de llegada de profesor
Uso de Celulares
Otros.
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TRASNFERENCIA DE CALORTAREAS EN EL CURSO
1. Formacin de Equipos de trabajo.
2. Investigaciones
3. Deberes
4. Proyecto final.
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TRASNFERENCIA DE CALORPUNTAJE
15 PUNTOS DEBERES
15 PUNTOS LECCIONES15 PUNTOS INVESTIGACION
15 PUNTOS EXPOSICION
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SUB TOTAL 60 PUNTOS
EXAMEN FINAL : 40 PUNTOS
MINIMA NOTA: 65 PUNTOS
FALTAS: 30 % DEL TOTAL
NO RINDE EXAMEN FINAL.
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DESCRIPCIN DEL CURSO.
A. Comprender los fundamentos de los trestipos bsicos de transferencia de calor:Conduccin, Conveccin y Radiacin.
B. Analizar el principio de funcionamiento de
los intercambiadores de calor y suaplicacin practica
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Transferencia de Calor
OBJETIVOS GENERALES Y RESULTADOS DEL APRENDIZAJEDE LOS ESTUDIANTES
Capacitar al estudiante sobre las tcnicas y los parmetros que seutilizan en el anlisis de la transferencia de calor.
Capacitar al estudiante en la ciencia de la transferencia de calor, lasleyes que lo gobiernan y su aplicacin a los intercambiadores decalor.
Cubrir los principios bsicos de la transferencia de calor.
Presentar abundantes aplicaciones de ingeniera en el mundo real conel fin de dar al estudiante una nocin de la prctica de la ingeniera.
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Transferencia de Calor
Tema 1.- Transferencia de Calor yTermodinmica
Cubrir los conceptos yprincipios bsicos de la
Termodinmica y Transferenciade calor.
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Transferencia de Calor
Tema 2.- Conduccin, Conveccin yRadiacin
Fundamentos y aplicaciones.
Analizar los diferentes tipos de transferenciade calor, y la forma como se presenta en laindustria y en el medio ambiente.
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Tema 3.- Ejercicios prcticos ymatemticos de Conduccin,
Conveccin y Radiacin.
Indicar la mejor metodologa pararesolver ejercicios prcticos utilizandoformulas matemticas.
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Transferencia de Calor
Tema 4.- Intercambiadores de Calor ,Clasificacin y Aplicaciones.
Entender el funcionamiento de losintercambiadores de calor y su aplicacin enla industria
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Transferencia de Calor
Bibliografa Linkografa Yunus A. Sengel. Transferencia de Calor. Segunda Edicin.
Editorial Mc Graw Hill. ISBN 970 10 4484 3. Ano 2004
Holman,J P Transferencia de Calor.
Welty, James Transferencia de Calor Aplicada a la Ingeniera.
Chapman Alan J. Transmisin de Calor.
J. Edward Pope. Soluciones Practicas para el IngenieroMecnico.
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DESARROLLO DETRANSFERENCIA DE CALOR
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TERMODINAMICA
La termodinmica es la rama de laIngeniera que predice cuanta energapuede obtenerse de un fluido de trabajo
y las diferentes formas de hacerlo.
INTRODUCCION - COMPARACIN CON LATERMODINAMICA
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TERMODINAMICA
Ejemplos:
Plantas de Energa a Vapor, motores de combustininterna, motores a chorro de los aviones,locomotoras a diesel.El fluido de trabajo que es el medio de transferencia
de energa puede ser vapor o gases generados pormezclas de combustible y aire.
INTRODUCCION - COMPARACIN CON LATERMODINAMICA
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TERMODINAMICA
La termodinmica trata de la cantidadde transferencia de calor a medida queun sistema pasa por un proceso de unestado de equilibrio a otro y no hacereferencia a cunto durar ese proceso.
INTRODUCCION - COMPARACIN CON LATERMODINAMICA
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TERMODINAMICA
Sin embargo a menudo estamosinteresados en la velocidad de esatransferencia, la cual constituye el
tema de la ciencia de latransferencia de calor
INTRODUCCION - COMPARACIN CON LATERMODINAMICA
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INTRODUCCION - COMPARACIN CON LATERMODINAMICA
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La termodinmica se interesa en la
cantidadde transferencia de calor a
medida que un sistema pasa por unproceso, de un estado de equilibrioa otro, y no indica cunto tiempo
transcurrir.
INTRODUCCION - COMPARACIN CON LATERMODINAMICA
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Un anlisis termodinmicosencillamente nos dice cunto
calor debe transferirse para quese realice un cambio de estadoespecfico con el fin de satisfacer
el principio de conservacin dela energa.
INTRODUCCION - COMPARACIN CON LATERMODINAMICA
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INTRODUCCION - COMPARACIN CON LATERMODINAMICA
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PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
Se conoce como el principio de conservacin de la energaafirma (balance de energa):
La energa no puede crearse ni destruirse, solo puedecambiar de forma.
La transformacin de la energa tiene lugar en distintasfuentes como: la qumica, mecnica y elctrica.
Las dos formas fundamentales de transferencia de energason el trabajo realizado, y la transferenciade calor
INTRODUCCION - COMPARACIN CON LATERMODINAMICA
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SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
Todos los sistemas termodinmicos siguen el principio de laconservacin de la energa. La segunda ley describe lasrestricciones para esos procesos y a menudo se lo conocecomo ley Kevin-Planck-Clausius. Esta ley expresa que es
imposible crear un proceso ciclico cuyo unico efecto sea elde transferir calor de una temperatura menor a una mayor
Un proceso reversible es el que puede invertirse sin ningncambio resultante, ya sea en el sistema o en el medio, por
consiguiente , tambin es un proceso ideal.
INTRODUCCION - COMPARACIN CON LATERMODINAMICA
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CICLOS TERMODINAMICOS.
Un ciclo termodinmico, puede ser abierto o cerrado,En un
ciclo abierto , el fluido de trabajo siempre esta entrando en
el sistema (como en un motor a chorro en un avin);
En un ciclo cerrado , el fluido de trabajo vuelve a circular
dentro del sistema (como en un refrigerador) .
Un ciclo de vapores en donde existe un cambio de fase en el
fluido de trabajo.
Un ciclo de gas es en donde se emplea un gas, o una mezcla
de gases, como fluido y no esta sujeto a un cambio de fase.
INTRODUCCION - COMPARACIN CON LATERMODINAMICA
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TRANSFERENCIA DE CALORAPLICACIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR
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PROBLEMAS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR
1. CAPACIDAD NOMINAL.
Determinan la velocidad de la transferencia de calor para un sistema con
su diferencia de temperatura.
1. DIMENCIONAMIENTO
Trata del tamao de los sistemas con el fin de transferir calor a unavelocidad determinada para una diferencia de temperatura especfica.
Los dos temas se los trata experimentalmente y analticamente.
TRANSFERENCIA DE CALOR
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MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.
CONDUCCION
CONVECCION
RADIACION
TRANSFERENCIA DE CALOR
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USOS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
CALDERAS
RADIADORES
CALENTADORES DE AGUA, ACEITE.
HORNOS.
REFRIGERADORES. COLECTORES SOLARES ETC.
TRANSFERENCIA DE CALOR
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transferencia de calor
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CALOR Y OTRAS FORMAS DE ENERGIA
LA ENERGA PUEDE EXISTIR EN NUMEROSASFORMAS: TRMICA, MECNICA, CINETICA,POTENCIAL, ELECTRICA, MAGNETICA, QUIMICA YNUCLEAR.
LA SUMA DE TODAS LAS ENERGAS SECONOCE COMO energa total E ( o e entrminos de unidades de masa).
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transferencia de calor
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CALOR Y OTRAS FORMAS DE ENERGIA
La energa relacionada con la estructuramolecular de un sistema se conoce comoenerga microscpica , la suma de todas
las energas microscpicas se llamaenerga interna de un sistema U ( o uentrminos de unidades de masa)
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transferencia de calor
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Ejemplo:
masa E e (masa)Uranio 10 kg 100 J 100/10 = 10 J/kg.
30 kg 300 J 300/30 = 10 J/kg.
CALOR Y OTRAS FORMAS DE ENERGIA
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transferencia de calor
Universidad Estatal de MilagroUnidad Acadmica Ciencias de la IngenieraCALOR Y OTRAS FORMAS DE ENERGIA
La unidad Internacional de Energa es el JOULE ( J )o el Kilo joule = 1000 J
En el sistema ingles la unidad de Energa es el BTU = Unidad TrmicaBritnica, que se define como la energa necesaria para elevar en 1Fla temperatura de 1 lbm de agua a 60 F.
1 BTU = 1.055056 KJ.
Otra unidad bien conocida de energa es la CALORIA ( 1 cal = 4.1868 J),la cual se define como la energa necesaria para elevar en 1C latemperatura de 1 gramo de agua a 14.5C.
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ENERGA SENSIBLE O CALOR SENSIBLE.
Es la energa interna de un sistema asociada con la energacintica de las molculas .
La velocidad promedio y el grado de actividad de lasmolculas son proporcionales a la temperatura, por tanto a
temperaturas ms elevadas, las molculas poseern energacintica mas elevadas y como resultado el sistema tendruna energa interna ms elevada.
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ENERGIA LATENTE O CALOR LATENTE.
Es la energa debido al cambio de fase o de estado de uncuerpo de slido a lquido como ejemplo, la energaasociada con este cambio de fase se llama energalatente.
Los cambios de fase pueden ocurrir sin el cambio en lacomposicin qumica de un sistema.
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ENERGIA QUIMICA O DE ENLACEENERGIA
NUCLEAR.
Es la energa asociada con los enlacesatmicos. Es la energa asociada con losenlaces en el interior del ncleo del tomo.
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ENTALPIA.
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La energa interna u representala energa microscpica de unfluido que esta estacionario, entanto que h la entalpa
representa la energamicroscpica de un fluido queesta en movimiento (que fluye)
h = u + Pv.
u= energa internaPv= energa del flujo del fluido.
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CALORES ESPECIFICOS DE GASES, LQUIDOS Y SLIDOS
Ecuacin del gas Ideal. P.v = RT o bien P = RT. (1.1)
P= Presin absoluta. v= volumen especifico
T = temperatura absoluta R = es la constante de los gases.
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( )Densidad = masa /vol.
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CALORES ESPECIFICOS DE GASES, LQUIDOS Y SLIDOS
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A bajas presiones y altas temperaturas , la
densidad de un gas disminuye y se comportacomo un gas ideal.
Gases como el aire, nitrgeno, oxigeno,hidrogeno helio, argn, nen, kriptn, co2, sepueden tratar como gases ideales, sin embargogases como el vapor de agua , gasesrefrigerantes para los refrigeradores no siempreson tratados como gases ideales.
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CALORES ESPECIFICOS DE GASES, LQUIDOS Y SLIDOS
CALOR ESPECIFICO.
Es la energa requerida para elevar latemperatura de una unidad de masa
de una sustancia en un grado.Dibujo
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CALORES ESPECIFICOS DE GASES, LQUIDOS Y SLIDOS
CALOR ESPECIFICO A VOLUMEN CONSTANTE ( Cv )
Es la energa requerida para elevar latemperatura de una unidad de masa deuna sustancia en un grado mientras el
volumen se mantiene constante.
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CALORES ESPECIFICOS DE GASES, LQUIDOS Y SLIDOS
CALOR ESPECIFICO A PRESION CONSTANTE ( Cp ).
Es la energa requerida para elevar latemperatura de una unidad de masa deuna sustancia en un grado mientras la
presin se mantiene constante.
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CALORES ESPECIFICOS DE GASES, LQUIDOS Y SLIDOS
El calor especfico a presin constante Cp esmayor que el Cv porque a presin constante, alsistema se le permite expandirse y la energanecesaria para este trabajo de expansin debesuministrarse al sistema.
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transferencia de calor
CALORES ESPECIFICOS DE GASES, LQUIDOS Y SLIDOS
Para los gases ideales, estos dos calores especficos estnrelacionados entre si por:
Cp = Cv + R
En general, los calores especficos de una sustancia dependen
de dos propiedades independientes, como la temperatura y lapresin, sin embargo, para un gas ideal solo depende de latemperatura.
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transferencia de calor
CALORES ESPECIFICOS DE GASES, LQUIDOS Y SLIDOS
Los cambios diferenciales en la energa interna
u y en la entalpa h de un gas ideal se puedeexpresar en trminos de los calores especficoscomo:
du = Cv dT dh = Cp dT
( ver formulas relacionadas)
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CALORES ESPECIFICOS DE GASES, LQUIDOS Y SLIDOS
Una sustancia cuyo volumen especfico
(o densidad especfica) no cambia con latemperatura o la presin se conoce comoSUSTANCIA INCOMPRESIBLE.
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CALORES ESPECIFICOS DE GASES, LQUIDOS Y SLIDOS
Los volmenes especficos de los slidos y los
lquidos permaneces constantes durante unproceso y, por lo tanto, se pueden aproximarcomo sustancias incompresibles sin mucho
sacrificio en la exactitud.
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CALORES ESPECIFICOS DE GASES, LQUIDOS Y SLIDOS
Los calores especficos a volumen
constante y a presin constante sonidnticos para las sustancias
incompresibles.(ver dibujo)
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CALORES ESPECIFICOS DE GASES, LQUIDOS Y SLIDOS
Los calores especficos de las sustanciasincompresibles slo depende de la temperatura. Por lo
tanto, el cambio en la energa interna de slidos ylquidos se puede expresar (ver formula 1-5) donde.
Cprom = Calor especifico promedio evaluado a latemperatura promedio.
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TRANSFERENCIA DE ENERGA.
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La energa se puede transferir haciauna masa dada, o desde est, pordos mecanismos: calor Q y trabajo
W. Una interaccin energtica estransferencia de calor si su fuerzaimpulsora es una diferencia detemperatura. De lo contrario estrabajo.
Energa Trmica = CalorTransferencia de energa trmica =Transferencia de Calor
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TRANSFERENCIA DE ENERGA.
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Velocidad de transferencia decalor= Es la cantidad de calortransferido por unidad detiempo.
Flujo de Calor: es la velocidadde transferencia de calor porunidad de rea perpendiculara la direccin de esa
transferencia.(Ver formulas 1-6 , 1-7 1-8 -ejercicios)
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Ejercicios
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PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA.
Tambin conocida como elprincipio de conservacin de laenerga afirma que: La energa nopuede crearse ni destruirse; solopuede cambiar de forma.
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PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA.
Tambin se lo llama balance deenerga: el cambio (aumento o
disminucin neto de la energa total delsistema durante un proceso es igual ala diferencia entre la energa total que
entra y la energa total que sale delsistema durante ese proceso.
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PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA.
La energa se transfiere hacia un sistema o haciafuera de este por medio de:
Calor
Trabajo
Flujo de masa.
La energa total de un sistema simplecomprensible consta de : energa interna, cinticay potencial.
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PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA.
BALANCE DE ENERGIA PARA SISTEMAS CERRADOS(MASA FIJA)
Un sistema cerrado consta de una masa fija . La energa total
E para la mayor parte de los sistemas que se encuentran en
la prctica consiste en la energa interna U.
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PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA.
BALANCE DE ENERGIA PARA SISTEMAS DE
FLUJO ESTACIONARIO.
Un gran nmero de equipos, como los calentadores
de agua y los radiadores de los autos, implica un
flujo de masa, hacia adentro y hacia fuera de un
sistema, y se consideran como volmenes de
control.
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BALANCE DE ENERGIA PARA SISTEMAS DE FLUJO
ESTACIONARIO.
La cantidad de masa que fluye a travs de unaseccin transversal de un aparato de flujo, porunidad de tiempo, se llama GASTO DE MASA.
El volumen de un fluido que fluye por un tubo oducto por unidad de tiempo se llama gastovolumtrico.
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BALANCE DE ENERGIA PARA SISTEMAS DE FLUJO
ESTACIONARIO.
BALANCE SUPERFICIAL DE ENERGIA.
Una superficie no contiene volumen ni masa y, por tanto,tampoco energa. Por lo mismo una superficie se puedeconcebir como un sistema ficticio cuyo contenido de
energa permanece constante durante el proceso(precisamente como un sistema de estado estacionario o deflujo estacionario).
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transferencia de calor
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MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.Hemos definido el CALORcomo la forma de energa que
se puede transferir de un sistema a otro como resultadode la diferencia de temperatura .
La ciencia que trata de la determinacin de las velocidadesde las transferencias de energa es laTRANSFERENCIA DE CALOR.
La transferencia de energa como calor siempre se
produce del medio que tiene la temperatura mselevada hacia el de temperatura ms baja, y latransferencia de calor se detiene cuando los dos mediosalcanzan la misma temperatura.
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MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.
CONDUCCIONCONVECCION
RADIACION.
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Ejercicios
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PRIMERA LECCION.
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MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.CONDUCCIONCONVECCIONRADIACION.
CONDUCCIONLA CONDUCCIN ES LA TRANSFERENCIA DE ENERGA DE LAS
PARTCULAS MS ENERGTICAS DE UNA SUSTANCIA HACIALAS ADYACENTES MENOS ENERGTICAS, COMORESULTADO DE INTERACCIONES ENTRE ESAS PARTCULAS.
La conduccin puede tener lugar en slidos, lquidos o gases
F d T f i d C l
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Formas de Transferencia de Calor
Conduccin:El calor viaja de la puntacaliente de la varilla hacia
el mango de la misma.
Ley de Fourier:
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CONDUCCION. En los lquidos y gases la conduccin
se debe a las colisiones y a la difusin
de las molculas durante sumovimiento aleatorio. En los slidos se debe a la
combinacin de las vibraciones delas molculas en una retcula y altransporte de energa por parte de loselectrones libres.
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CONDUCCION. La velocidad de la conduccin de
calor a travs de un mediodepende de la configuracingeomtrica de este, su espesor y el
material de que est hecho, ascomo de la diferencia detemperatura a travs de l.
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CONDUCCION.- La velocidad de la conduccin de calor a
travs de una capa plana es proporcional a la
diferencia de temperatura a travs de esta yal rea de transferencia de calor , pero esinversamente proporcional al espesor de esacapa.
K (rea) (Diferencia de temperatura)
Velocidad de Conduccin de calor = --------------------------------------
espesor
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Ley de Fourier
Patrones de Conduccin -
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Patrones de Conduccin -Flujo de Calor
La Cantidad de Calorque se conduce est enfuncin de 4 factores:
El rea de la seccintransversal (A)
El tipo de Material (k) El grosor del material (L) La diferencia de
Temperatura (T).
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Conduccin - Tipo de Material
Diferentes materiales conducen calor dediferente forma
Cobre
Cemento
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CONDUCCION- LEY DE FOURIER.
La formula de Fourier indica que la velocidad deconduccin del calor en una direccin es
proporcional al gradiente de temperatura en esadireccin.El calor es conducido en la direccin de latemperatura decreciente y el gradiente detemperatura se vuelve negativo cuando esta ltimadecrece al crecer X .
El signo negativo de la ecuacin garantiza que latransferencia de calor en la direccin positiva seauna cantidad positiva
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Conductividad trmica. La conductividad trmica k es
una medida de la capacidad de un
material para conducir calor. La conductividad trmica de unmaterial se puede definir como lavelocidad de transferencia de calor
a travs de un espesor unitario delmaterial por unidad de rea porunidad de diferencia de
temperatura
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Conductividad trmica.
La conductividad trmica de un
material es una medida de la capacidaddel material para conducir calor. Un valor elevado para la conductividad
trmica indica que el material es un
buen conductor del calor y un valorbajo indica que es un mal conductor oque es un aislante.
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Conductividad trmica.
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DIFUSIVIDAD TERMICAOTRA PROPIEDAD DE LOS MATERIALES QUE APARECEEN EL ANALISIS DE LA CONDUCCIN DE CALOR ENREGIMEN TRANSITORIO ES LA DIFUSIVIDAD TERMICA,
LA CUAL REPRESENTA CUAN RPIDO SE DIFUNDE ELCALOR POR UN MATERIAL.
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Universidad Estatal de MilagroUnidad Acadmica Ciencias de la IngenierapCp = capacidad calorfica J/kg.C - J/m3 . C.
Cp = Calor especifico. p=densidad
K= conductividad trmica- representa lo bien que un material conduce elcalor
La difusividad trmica de un material se puede concebir como la raznentre el calor conducido a travs del material y el calor almacenado porunidad de volumen.
El material que tiene una alta conductividad trmica o una bajacapacidad calorfica tiene una gran difusividad trmica.
Entre mayor sea la difusividad trmica , mas rpida es la propagacin delcalor hacia el medio
Un pequeo valor de difusividad trmica significa que , en su mayorparte , el calor es absorbido por el material y una pequea cantidad de
ese calor ser conducido todava mas.
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Formas de Transferencia de Calor
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Formas de Transferencia de Calor
Radiacin:El calor viaja a travs del
espacio como ondasEM para calentar algato y al ratn.
Conveccin: El calor de la estufa
causa que el agua de laolla y el aire en lahabitacin circulen.
Conduccin:El calor viaja de la punta
caliente de la varilla haciael mango de la misma.
Ley de Fourier:
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CONVECCION
La CONVECCION, es un modo de transferenciade energa entre una superficie slida y el lquidoo gas adyacentes que estn en movimiento ycomprende los efectos combinados de laconduccin y el movimiento de fluidos.
Entre ms rpido es el movimiento de un fluido,mayor es la transferencia de calor por conveccin.
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CONVECCION FORZADA
Es si el flujo es forzado a fluir sobre la superficie mediantemedios externos como un ventilador o una bomba o el viento.
CONVECCION NATURAL
Si el movimiento del fluido es causado por las fuerzas de empujeque son inducidas por las diferencias de densidad debidas a la
variacin de temperaturas de ese fluido
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Ley de Newton de enfriamiento o transferencia de calor porconveccin.h = coeficiente de transferencia de calor por conveccin.
Unidades = W / m2 . C - Btu / h . Ft2 . F
As= es el rea superficial a travs de la cual tiene lugar la
transferencia de calor por conveccinTs = Es la temperatura de la superficie yT (inf) = es la temperaturadel fluido suficientemente alejado de esta superficie
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El proceso de transferencia de calor que comprende cambio defase de un fluido tambin se consideran como conveccin a causadel movimiento de ese fluido inducido durante el proceso, como laelevacin de burbujas de vapor durante la ebullicin o la cada delas gotitas de lquido durante la condensacin .
El coeficiente de calor por conveccinh no es una propiedad delfluido. Es un parmetro que se determina en forma experimental ycuyo valor depende de todas las variables que influyen en laconveccin, como la configuracin geomtrica de la superficie, lanaturaleza del movimiento del fluido , las propiedades de este y lavelocidad masiva del mismo ( ver tabla)
Factores que afectan la
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qConveccin
El flujo de calor porconvexin estasociado a:
Velocidad del Fluido(h) Coeficiente de
transferencia de calor(h)
rea de la superficie(A)
Diferencia detemperatura entre lasu erficie el fluido
Conveccin rea de
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Superficie Grandes tanques llenos con fluidos de gran
masa trmica, pierden mas calor total debido aconveccin que las pequeas conexioneselctricas.
Conveccin Natural
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Gradientes de Densidad
Conveccin
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Qu tanta energa calorfica se transmite por conveccin dependede :-Valor h (coeficiente de conveccin)-Diferencia de temperatura (desde la superficie hasta un punto en
la trayectoria del flujo)-rea.
Conductividad Trmica
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Conductividad Trmica
Los conductores decalor tienen una altaconductividad trmica.
Los aisladores trmicos
tienen una bajaconductividad trmica. Cual material exterior
ladrillo o triplex es
el mejor desde el puntode vista de aislante?
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TRANSFERENCIA DE CALOR PORRADIACIONLa RADIACION es la energa emitida por la materia en forma de ondaselectromagnticas (o fotones), como resultado de los cambios en lasconfiguraciones electrnicas de los tomos o molculas.
A diferencia de la conduccin y la conveccin, la transferencia deenerga por radiacin no requiere de un medio interpuesto.
La transferencia de energa por radiacin es la ms rpida (a la
velocidad de la luz) y no sufre atenuacin en el vaco.Ejemplo: La energa del sol que llega a la tierra
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TRANSFERENCIA DE CALOR PORRADIACIONEn los estudios de transferencia de calor es deinters la RADIACION TERMICA, que es la forma deradiacin emitida por los cuerpos debido a su
temperatura.Es muy diferente a las otras formas de radiacin,como rayos x, los rayos gama, las microondas, lasondas de radio y TV, que no son relacionadas con la
temperatura. TODOS LOS CUERPOS A UNATEMPERATURA ARRIBA DE DEL CERO ABSOLUTOEMITEN RADIACIN TERMICA.
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TRANSFERENCIA DE CALOR PORRADIACIONLa radiacin es un fenmeno volumtrico ytodos los slidos, lquidos y gases emiten ,
absorben o trasmiten radiacin en diversosgrados.
Se considera a la radiacin como unfenmeno superficial para los slidos que sonopacos a la radiacin trmica, como losmetales, la madera y las rocas.
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TRANSFERENCIA DE CALOR PORRADIACIONLEY DE STEFAN BOLTZMANN.
La velocidad mxima de radiacin que puede
ser emitida desde una superficie a unatemperatura Ts (en K o R) se expresa como:(formula 1-25)
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TRANSFERENCIA DE CALOR PORRADIACIONCUERPO NEGRO
La superficie idealizada que emite radiacin a
una velocidad mxima se llama cuerpo negroy la radiacin emitida por este es la radiacindel cuerpo negro.
La radiacin emitida por todas las superficiesreales es menor que la emitida por un cuerponegro a la misma temperatura. ( formula 1-26)
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TRANSFERENCIA DE CALOR PORRADIACIONEMISIVIDAD
Es la medida de cuan prxima esta la superficie de
ser un cuerpo negro para lo cual el valor de e=1ABSORTIVIDAD
Otra propiedad relativa a la radiacin de unasuperficie es su absortividad la cual es la fraccinde la energa de radiacin incidente sobre unasuperficie que es absorbida por esta.
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TRANSFERENCIA DE CALOR PORRADIACIONLEY DE KIRCHHOFF DE LA RADIACIN.
La ley afirma que la emisividad y laabsortividad de una superficie a unatemperatura y longitud de onda dadasson iguales. (formula 1-27)
Radiacin
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Radiacin
Definicin: Transferencia decalor producida por ondaselectromagnticas. No se requiere ningn medio de
desplazamiento
Son an ms eficientes en elvaco, tal como el espacioexterior!
El sol es una fuente de calorpara objetivos en exteriores,produciendo:
Carga solar Reflexiones solares.
Ley de Stefan -
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Boltzmann
Relaciona la energa emitida, E,temperatura, T, yemitancia, ( =Constante de Stephan-Boltzmann) 5.67 x
10-12 W/cm2 K 4 La radiacin emitida aumenta con latemperatura
Proporcional a: (temperatura absoluta)4
Ley de Stefan-Boltzmann
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Ley de Stefan-Boltzmann
= 5,7x10
-8
w/m
2
K
4
E = T4
Radiacin electromagntica
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Cunta energa calorfica radia desde unasuperficie de pende de:
= constante S-BEmisividad()Temperatura(T)Una superficie caliente emite ms radiacin
que una fra( si es que ambas son del