transferencia de calor

TRANSFERENCIA DE
CALOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS UANL
DR. JORGE IBARRA RDZ.

Transferencia de Calor

El concepto de Operaciones unitarias fue acuñado en
1923 , como una aproximación a las separaciones físicas
(destilación, evaporación, secado, etc.). Conlleva la idea de
que existen similitudes en los fundamentos y equipo
utilizado sin importar el proceso del cual se trate.
Debidoa esto, los fenómenos de transporte se estudian a
nivel licenciatura por ser la base y principios que se llevan
a cabo en dichos procesos.
Transferencia de calor

Fenómenos de
Transporte

Transferencia de masa
Transferencia de momento

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Procesos de equilibrio: La termodinámica trata básicamente con
sistemas en equilibrio, además de haber diferentes tipos deequilibrio.
Velocidad de proceso: Cuando se consideran sistemas que no están
en equilibrio, el sistema avanza de un modo tal que se aproxima al
equilibrio. Esta velocidad está caracterizada por una fuerza
impulsora. La velocidad de transporte es proporcional a la fuerza
impulsora.
Variables fundamentales:
Temperatura: Puede ser definida sólo empíricamente como una
medida relativa delcalor. Se manifiesta en el movimiento de las
moléculas.
Presión: Es el resultado de la colisión de las moléculas adyacentes
de un fluido. (F/A)

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Volumen: Espacio ocupado por un cuerpo.
Concentración: Cantidad de materia dentro de un espacio
o volumen dado. Se utiliza usualmente en moles o masa
por volumen.
Esfuerzo de corte t: Es una fuerza ejercida por unidad deárea con componentes en todas las direcciones, por lo que
se provoca un rozamiento entre capas adyacentes de
materia.

Flux: Es una cantidad de “algo” medida por unidad de área
y unidad de tiempo. (Razón de transferencia).
Fases.
Unidades.

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Transferencia de Calor
El punto de partida para el análisis de los problemas de
TC es la 1ª ley de la termodinámica. Cuandose trata con
la convección también debe involucrarse la ley de la
conservación de la masa y la 2ª ley del movimiento de
Newton.
En el análisis de TC se busca calcular la temperatura en
un punto dado, la distribución de temperaturas a lo largo
de una frontera o región o la razón de transferencia de
calor. Así pues, las leyes físicas para el análisis de TC:
1ª Ley de la TermodinámicaConservación de la materia
2ª Ley del movimiento de Newton

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CONDUCCIÓN
El más puro ejemplo de transporte molecular es la
conducción de calor desde una región de alta temperatura a
una de baja temperatura por una barra metálica.
Desde el punto de vista ingenieril, la fuerza conductora de la
transferencia de calor es la diferencia de temperaturas.

ANALOGÍA
Se puedeformular una ecuación general de velocidad como:
VT=FC/R

VT= Velocidad de
Transferencia
FC= Fuerza conductora
R= Resistencia

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Mecanismos para la conducción:
•Interacción molecular directa
•Electrones libres
La ecuación de Fourier se expresa usando la relación de analogía:

q
 T 
   k 

 A x
 x 
T1
qx

T2

qx= razón de flujo decalor en
la dirección x
A= área normal al flujo
dT/dx = gradiente de
temperatura en la
dirección x
k = Conductividad térmica

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CONVECCIÓN
Esta forma de transferencia involucra intercambio de energía entre un fluido
y una superficie o interfase. Existe la convección libre y la convección
forzada.
Convección forzada: Se obliga al fluido a moverse sobre unasuperficie con
un agente externo.
Convección libre: El fluido se mueve como consecuencia de los cambios de
densidad debidos a diferencias en temperatura sobre diferentes regiones.
Ecuación de transferencia de calor por convección: q = Flujo de transferencia
de calor convectivo
A = área normal a la
s
f
dirección de flujo
Ts-Tf = Fuerza motriz
h = coeficiente convectivo
de transferencia de...