Transferencia De Calor Por Conducción

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN

Conducción es la transmisión de energía cinética y de vibración entre átomos, moléculas o electrones. La Conducción se da cuando el calor es transferido en forma molecular a través de un sólido o un fluido. Se trata de un fenómeno microscópico en el que a nivel molecular ocurre interacción molecular, movimiento de electrones Libres, cuya energía estransmitida desde partículas mas energéticas a sus vecinas con menor energía.
En el caso de la conducción, el flujo de calor esta regido por la ley de Fourier, la cual establece que cuando se alcanza el estado estacionario se encuentra que el flujo de calor por unidad de área es directamente proporcional, a la disminución de la temperatura que se da en la dirección del flujo de calor:




Laconstante de proporcionalidad k se llama conductividad calorífica o conductividad térmica, y es una propiedad de la sustancia. Algunos valores de la conductividad se presentan en la Tabla.
Valores típicos de k para diferentes sustancias.

Medio k (W/m °C)
Metales Puros 40-500
Aleaciones Metálicas 20-200
Líquidos no Metálicos 10-100
Materiales Aislantes 0.02-20
Gases 0.002-0.2CONCEPTO DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN
Convección es la transmisión de energía entre un fluido y la superficie sólida. A diferencia del caso anterior, la Convección solo se da en presencia de un fluido y es la suma del aporte de la Conducción y el movimiento macroscópico del fluido
En el caso de la transferencia de calor por convección, la ley que rige dicho comportamiento es la Ley deEnfriamiento de Newton. En 1701, mas de 100 años antes que Fourier formulara la ley de conducción, Sir Isaac Newton propuso la siguiente ecuación para predecir el flujo de calor, Q, transferido por convección desde una superficie sólida hacia un fluido en contacto con ella.


Donde:
Q : Flujo convectivo.
Tf: Temperatura del fluido
Tp : Temperatura de la pared o superficie
h : Coeficientepelicular o coeficiente convectivo.
A : Área de contacto fluido y sólido.


En el valor del coeficiente de transferencia de calor por convección esta contenida la información del tipo de convección (natural, forzada o con cambio de fase). Dependiendo del tipo de convección se tiene un valor de dicho coeficiente tal como se ilustra en la Tabla .

Valores típicos de h para diferentes tipos deconvección
CONVECCIÓN LIBRE h (W/m2 °C)
Gases 5-20
Líquidos 100-600
Ebullición agua 1000-2000
CONVECCIÓN FORZADA
Gases 10-100
Líquidos viscosos 50-500
Agua 500-10000
Condensación vapor 1000-100000

CONVECCIÓN LIBRE
La convección libre se refiere al fenómeno que ocurre cuando un fluido en contacto con una superficie sólida a una temperatura diferente, se pone en movimiento comoconsecuencia de una disminución o un incremento de su densidad. El fluido menos denso tiene la capacidad de ascender y su espacio previamente ocupado es reemplazado por otra parte de fluido más denso, lo cual origina los movimientos convectivos naturales.
Es importante resaltar que el fenómeno convectivo natural es fuertemente influenciado por los efectos gravitacionales, los cuales hacen viable elascenso y descenso de fluidos con menor y mayor densidad respectivamente. Normalmente las pérdidas de energía en los diferentes equipos que realizan procesos térmicos se transfieren al medio circundante por convección libre.
CONVECCIÓN FORZADA
Esta fuerza por convección, a diferencia de la convección natural, se presenta en el caso en el que exista una fuerza motriz proveniente del exterior y seapliquen medios mecánicos para hacer circular el aire, como el viento, que al mover el aire sobre una superficie a diferente temperatura pueda producir un cambio forzado, que al incrementar la velocidad del aire, se transmita una mayor cantidad de calor.
AISLAMIENTOS TERMICOS
Todos los materiales oponen resistencia, en mayor o menor medida, al paso del calor a través de ellos. En algunos...