Capitulo 4

FRP-PQ-GP-LIQ3TC04
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TRANSFERENCIA DE CALOR
ASUNTO

TIPO DE DOCUMENTO:

 Manual de operación
 Manual de mantenimiento
 Manual de seguridad
 Procedimiento
 Material de evaluación

 Trabajo dirigido
 Instructivo de trabajo
 Guía de práctica
 Guía Teórica
 Otro: _________________

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 Controlado

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TRANSFERENCIA DE CALOR IValido a partir del 28 de mayo de 2013
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Recibida copia controlada

URSULA MONTEZUMA
SONIA DI SILVESTRE / RONALD SUAREZ

Devuelta copia obsoleta

AUTOR:
FECHA: 1984
FECHA: 2011/2010
FECHA:

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TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCION-CONDUCCION

ASUNTO

CAPITULO 4
En la mayoría de los procesos de transferencia de calor se presentan de forma simultánea los tres
mecanismos o modos de intercambio de calor. En muchos casos se desprecia la radiación con respecto a
la conducción y la convección, como en el caso de este curso que solo estudiaremos los mecanismoscombinados de conducción y convección
4.1 Transferencia de calor con mecanismos simultáneos: CONDUCCION-CONVECCION

4.1.1 Intercambio de calor a través de una pared plana

Dado que T1 > T2 > T3 > T4 existe un flujo de calor por conducción y por convección como se ilustra en la figura

T1
T2

K

hi

he
T3

Q

Q

Convección Conducción

Q

T4

Convección
Q = ctte.

e
Fig. 5. Flujo de calor unidireccional enuna pared plana

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ASUNTO

Si se estudian los mecanismos de transferencia por separado, a cada uno de ellos se le puede aplicar la ecuación
correspondiente aplicada a una pared simple; obteniéndose:

QConvección  hi AT1 T2 

QConducción 

k A T2  T3 
e

QConvección  heAT3 T4 

Siendo las temperaturas intermedias (T 2 y T3) desconocidas, se despejarán las diferencias de temperatura con el
fin de eliminarlas posteriormente:

T1  T2 

Q
hi A

T2  T3 

Qe
kA

T3  T4 

Q
he A

Al sumar estas tres ecuaciones se cancelarán las temperaturas intermedias, quedando únicamente en función de
las temperaturas extremas que sí son conocidas.

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ASUNTO

Además, tanto el flujo de calor como el área son constantes para una pared plana, por lo tanto se colocaran como
factor común:

T1  T4 

Q 1 e 1 
   
A  hi k he 

De esta ecuación se despejará el flujo de calor:

Q

1
A (T1  T4 )
1
e
1
 
hi
k he

La cual se puede reordenar de lasiguiente forma, generalmente denominada ECUACIÓN DE DISEÑO

Q  U A (T1  T4 )

Con

1
1
e
1

 
U
hi
k he

Donde U se denomina coeficiente global de transferencia de calor.

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TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCION-CONDUCCION

ASUNTO

4.1.2. Intercambio de calor a través de una pared cilíndrica
Dado que T1 > T2 > T3 > T4 existe unflujo de calor por conducción y por convección como se ilustra en la figura

T4

Q=cte

he

Fluido externo

T3
re

hi

T2
T1

re

ri

ri
Fluido interno

Fig. 6. Esquema de una pared cilíndrica (corte transversal).

Si se estudian los mecanismos de transferencia por separados, a cada uno de ellos se le puede aplicar la
ecuación correspondiente aplicada a una pared simple; obteniéndose:

QConvección hi Ai T1 T2 

QCo n d u cció n 

2  L k T2  T3 
r 
Ln  e 
 ri 

QConvección  he Ae T3 T4 

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TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCION-CONDUCCION

Donde:
Ai: área de transferencia de calor de la superficie interna de la pared.

Ai   di L

Ae: área de transferencia de calor de la superficie externa...