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MARCO TEÓRICO

TIPOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Hay tres tipos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. Los tres tipos de transferencia se pueden presentar al mismo tiempo y es aconsejable tomar en consideración la transferencia de calor por cada uno de esos tipos en cada caso particular.

Conducción es la transferencia de calor desde una parte de un cuerpo a otraparte del mismo cuerpo, o bien, desde un cuerpo a otro que esté en contacto físico con él, sin desplazamiento apreciable de las partículas del cuerpo.

Convección es la transferencia de calor desde un punto a otro, dentro de un fluido, un gas o un líquido, mediante la mezcla de una porción del fluido con otra. En la convección natural, el movimiento del fluido se debe totalmente a diferencias dedensidad como resultado de diferencias de temperatura; en la convección forzada, el movimiento se produce por medios mecánicos. Cuando la velocidad forzada es relativamente baja, se debe entender que los factores de “convección libre” como las diferencias de temperatura y densidad, pueden tener una influencia importante.

Radiación es la transferencia de calor desde un cuerpo a otro, que no seencuentra en contacto con él, por medio del movimiento ondulatorio a través del espacio.

La CONDUCTIVIDAD TÉRMICA varía con la temperatura: pero no siempre en la misma dirección. La conductividad térmica para muchos materiales, en función de la temperatura se da en la siguiente tabla. Con frecuencia se puede obtener información adicional y más completa de los abastecedores de materiales. Lasimpurezas, sobre todo en los metales, pueden provocar variaciones de la conductividad térmica del 50 al 75%. Al usar conductividades térmicas, los ingenieros deben recordar que la conducción no es el único método de transferencia de calor y que, sobre todo con los líquidos y gases, la radiación y la convección pueden ser mucho más importantes.

Material
λ
Material
λ
Material
λ
Acero
47-58Corcho
0,03-0,04
Mercurio
83,7
Agua
0,58
Estaño
64,0
Mica
0,35
Aire
0,02
Fibra de vidrio
0,03-0,07
Níquel
52,3
Alcohol
0,16
Glicerina
0,29
Oro
308,2
Alpaca
29,1
Hierro
80,2
Parafina
0,21
Aluminio
209,3
Ladrillo
0,80
Plata
406,1-418,7
Amianto
0,04
Ladrillo refractario
0,47-1,05
Plomo
35,0
Bronce
116-186
Latón
81-116
Vidrio
0,6-1,0
Zinc
106-140Litio
301,2
Cobre
372,1-385,2
Madera
0,13
Tierra húmeda
0,8
Diamante
2300
Titanio
21,9
Conductividades térmicas para diversos materiales (W/K*m)



La conductividad térmica a una temperatura dada es una función de la densidad aparente o masiva. Así, a 0°C (32°F), k para la lana de asbesto es 0.09 J/(m.s.K) cuando la densidad masiva es 400 kg/m3 es 0.19 para una densidad de 700.COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR

En muchos casos de transferencia de calor, que incluyen ya sea un líquido o un gas, la convección es un factor importante. En la mayor parte de los casos de transferencia de calor que se encuentran en la práctica se transfiere calor de un fluido a través de una pared sólida a otro fluido. Supóngase un fluido caliente a una temperatura t1 que circula por unlado de una pared metálica y un fluido en t7 que pasa por el otro lado, al que se adhiere una escama de espesor xo. En ese caso las condiciones obtenidas en una sección dada se ilustran gráficamente en la figura siguiente.

En el caso del flujo turbulento de un fluido junto a un sólido, se sabe que en la cercanía inmediata de la superficie, existe una zona relativamente tranquila de fluido, quese denomina comúnmente película. Al acercarse a la pared desde el cuerpo del fluido en circulación, el flujo tiende a hacerse menos turbulento y se desarrolla como flujo laminar inmediatamente adyacente a la pared. La película consiste en la porción del flujo que tiene esencialmente un movimiento laminar (la subcapa laminar) y por la cual se transfiere calor mediante la conducción molecular. La...