Mecanismos de transferencia de calor

Mecanismos de transferencia de calor
Siempre se realiza cuando existe una diferencia de temperatura y el mecanismo de esta transferencia de calor se divide en:
- Conducción.
- Convección.
- Radiación.
Conducción
Para que haya conducción se requiere un medio material continuo que no esté vacío. Si existe un gradiente de temperatura, el calor fluye en un sentido decreciente de mayor a menortemperatura. Esto no implica que existe simultáneamente ningún desplazamiento de materia a nivel macroscópico. Este fenómeno recibe el nombre de conducción molecular. Si el medio material son gases o líquidos, puede producirse un desplazamiento a nivel molecular de moléculas individuales. En el caso de que sean sólidos metálicos, a nivel molecular se produce por electrones libres. Si son ionessólidos se produce por la vibración de los iones o moléculas que constituyen el sólido.
Convección
Un fluido, como consecuencia de tener una masa y una velocidad, puede transportar una cantidad de movimiento. Además, en virtud de su temperatura, es capaz de portar una energía. Estrictamente hablando la convección es el transporte de energía por movimiento del medio.
En ingeniería hay unaexplicación más general del término convección. Convección se emplea con el fin de incluir la transferencia de calor desde una superficie a un fluido que se encuentra en movimiento. A este fenómeno se le denomina transferencia de calor por convección. Esta convección puede ser natural o forzada.
En el caso de la natural solo actúan fuerzas de flotación en el fluido, las cuales están generadas por lasdiferencias de densidades que aparecen en el fluido. Las forzadas aparecen cuando ponemos dispositivos mecánicos que comunican al fluido energía poniéndole en movimiento; los dispositivos mecánicos pueden ser bombas,agitadores...
Un sólido solo puede recibir o transmitir calor por conducción. En la conducción se requería una transmisión de calor a nivel molecular, mientras que en la convección estábasada en el movimiento del fluido.
Radiación
La emisión por radiación se realiza por ondas electromagnéticas. Si la radiación se realiza en el vacío, no se transformará en calor ni en ninguna otra forma de energía. Pero si la radiación incide sobre un medio material, y es absorbida por él, la radiación se transforma en calor y estará suministrando energía al medio material pudiendo producirreacciones fotoquímicas o cualquier otro fenómeno.
Se estudia separadamente de la conducción y convección. El fenómeno de la radiación solo tiene importancia a nivel industrial a elevadas temperaturas.
Aparatos utilizados en la transferencia de calor
Los aparatos que se utilizan tienen que ver con el aislamiento térmico, calentamiento o enfriamiento de fluidos y con la evaporación y condensación ycon los mecanismos que se utilizan.
OPERACIONES
CONDUCCION
CONVECCION
RADIACION
aislamiento térmico
aislantes refractarios
camisas de vacío
espejos de radiación
calentamiento o enfriamiento de fluidos
intercambiadores de calor placas solares
hornos
evaporación
evaporadores
 
 
condensación
condensadores
 
 
Los que tienen mayor aplicación son los intercambiadores de calor, queson aparatos cuyo objetivo es crear una corriente de fluido a una determinada temperatura. Para lograr esto se calienta o refrigera dicha corriente.
Los fluidos (líquido, gas) circulan a través de una superficie en la cual intercambian el calor. Dentro de una instalación, en los intercambiadores de calor se dan varios procesos a la vez como consecuencia de que se emplea la refrigeración de unospara el calentamiento de otros (se minimiza el gasto de energía).
Se emplean en refrigeraciones petroquímicas.
Los factores que se deben considerar en la elección de un intercambiador de calor son:
- Temperatura a la que se trabaja.
- Estado del fluido (vapor o líquido).
- Presión a la que se someten los fluidos.
- Pérdidas de presión en los intercambiadores.
- Caudal del fluido (vol/s)....