![Page 1: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/1.jpg)
UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor.
![Page 2: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/2.jpg)
OBJETIVOS
![Page 3: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/3.jpg)
• Aplicar los conceptos Básicos de los mecanismos de transferencia de calor.
• Promover el orden, la disciplina y el respeto entre los compañeros de clases.
![Page 4: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/4.jpg)
Contenidos
– Mecanismos de Transferencia de calor
![Page 5: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/5.jpg)
.• ¿Qué es transferencia de calor?
Es un proceso dinámico durante el cual se transmite calor desde una sustancia caliente a otra más fría.
- Es el estudio de las velocidades a las cuales el calor se intercambia entre fuentes de calor y recibidores, tratados de manera independiente.
• ¿Cuáles son los mecanismos de transferencia de calor?- Conducción.- Convección.- Radiación.
![Page 6: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/6.jpg)
• Explique como ocurre la transferencia de calor por conducción:
Esta ocurre a través de una material fijo.
Flujo de calor circula a través de medios sólidos por la vibración interna de las moléculas y de los electrones libres y por choques entre ellas.
Los metales son los mejores conductores térmicos; mientras que los materiales no metálicos son conductores térmicos imperfectos.
![Page 7: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/7.jpg)
Lo que ocurre en realidad es que las moléculas con unavelocidad más alta chocan con las moléculas menos excitadas ytransfieren parte de su energía a las moléculas con menosenergía en las regiones más frías del sistema. Las moléculas queabsorben el excedente de energía también adquirirán una
mayorvelocidad vibratoria y generarán más calor (energía potencialabsorbe calor- <--> energía cinética -emite calor). (Nahle, 2006)
![Page 8: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/8.jpg)
• ¿Qué es conductividad térmica?La conductancia es la cantidad de calor que pasaría por unidad
de tiempo, a través de una unidad de área de un material de espesor dado, sometido a la unidad de diferencia de temperatura.
Esta se puede determinar por medio de la ecuación : C = k/x
![Page 9: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/9.jpg)
• Cuando esta (C) se reporta por una cantidad de material de un grueso con una área de flujo de un pie2, la unidad de tiempo 1h y la diferencia de temperatura de 1 oF, se llama conductividad térmica k.
C = k A/x: A área x: Grueso del material K: conductividad térmica
![Page 10: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/10.jpg)
• Conductividad térmica• Material K (W/m K) Material K (W/m K)
• Diamante 1000 Plata 406.0
• Cobre 385.0 Oro 314
• Aluminio 205.0 Hierro 7 9.5
• Plomo 34.7 Mercurio 8.3
• Hielo 1.6 Agua a 20±C 0.6
• Fibra de vid. 0.04 Ladrillo (aisl.) 0.15
• Ladrillo 0.6 Corcho 0.04
• Poliestireno 0.033 Poliuretano 0.02
• Madera 0.12-0.04 Aire a 0±C 0.024
• Helio (20±C) 0.138 Hidrógeno (20±C) 0.172
• Nitrógeno(20±C) 0.0234 Oxígeno (20±C) 0.0238
Tomado de Young, Hugh D., University Physics, 7th Ed. Table 15-5 y del CRC Handbook
of Chemistry and Physics.
Tema I – F´ısica 1er curso CCAA – http://www.uhu.es/gem/docencia/fisica-ccaa/– p. 19
![Page 11: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/11.jpg)
• ¿Como influye la temperatura y la presión en la conductividad térmica?
o La conductividad térmica de los sólidos es mayor que la de los líquidos, la que a su vez es mayor que la de gases.
o La K para muchos líquidos decrece con el aumento de la temperatura.
o La K para muchos gases y vapores aumenta con el aumento de la temperatura
![Page 12: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/12.jpg)
• En cuanto a la presión:o la influencia de la presión en sólidos y líquidos
es depreciable.o La influencia de la presión en gases es
pequeña, excepto a vacios muy bajos.
![Page 13: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/13.jpg)
• Explique como ocurre la transferencia de calor por convección:
Es la transferencia de calor entre partes relativamente calientes y frías de un fluido por medio de mezclas.
Esta se debe al movimiento del fluido. El fluido frio adyacente a superficies calientes recibe calor que luego se transfiere al resto del fluido frio mezclándose con el.
![Page 14: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/14.jpg)
convección
• Es el desplazamiento de masas de algún líquido o gas. Cuando una masa de un fluido se calienta al estar en contacto con una superficie caliente, sus moléculas se separan y se dispersan, causando que la masa del fluido llegue a ser menos densa.
•
![Page 15: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/15.jpg)
• Cuando llega a ser menos denso se desplazará hacia arriba u horizontalmente hacia una región fría, mientras que las masas menos calientes, pero más densas, del fluido descenderán o se moverán en un sentido opuesto al del movimiento de la masa más caliente (el volumen de fluido menos caliente es desplazado por el volumen más caliente).
• Mediante este mecanismo los volúmenes más calientes transfieren calor a los volúmenes menos calientes de ese fluido (un líquido o un gas).
![Page 16: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/16.jpg)
• Explique como ocurre la transferencia de calor por radiación:
Involucra la transferencia de energía radiante desde una fuente a un recibidor.
![Page 17: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/17.jpg)
Es la transferencia de calor por medio de ondas electromagnéticas. No se requiere de un medio para su propagación. La energía irradiada se mueve a la velocidad de la luz. El calor irradiado por el Sol se puede intercambiar entre la superficie solar y la superficie de la Tierra sin calentar el espacio de transición.
![Page 18: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/18.jpg)
• Enumere las aplicaciones de la transferencia de calor en los procesos agroindustriales. Explique al menos uno
![Page 19: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/20.jpg)
Conducción a través de una lamina.
q = k A (t1 – t2)/x
Para calcular la velocidad de Tc a través de una pared uniforme
![Page 21: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/21.jpg)
Una lamina de hierro de 30 cm de espesor tiene una cara a -15 oC y la otra a 30 oC ¿Cuál es la velocidad de transferencia de calor a través de 0,2 m2? Considere que la conductividad térmica es la media para este material.
![Page 22: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/22.jpg)
Bibliografía• Earle, R. (sa). Ingeniería de los Alimentos.
Zaragoza: Acribia.• Geankopolis, C. J. (1993). Procesos de
Transporte y Operaciones Unitarias. México: CECSA.
• Kern, D. (2006). Procesos de Transferencia de Calor. México: Continental.
• McCabe, W. L. (2002). Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. México: Mc Graw Hill.
![Page 23: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/23.jpg)
• Nahle, N. (2006). biocab.org. Recuperado el 26 de Marzo de 2009, de biocab.org: http:www.biocab.org/Transferencia_Calor.html.
![Page 24: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: UNIDAD II: Fundamentos de Transferencia de calor](https://reader031.vdocuments.co/reader031/viewer/2022013111/551cf032550346357a8b5337/html5/thumbnails/25.jpg)