Tarea de Gesiton Energetica

Gestión Energética 2
Universidad Técnica Federico Santa María
Departamento de Industrias

Cap. 05: Radiación

TdC por Radiación
• La radiación es la energía emitida por la materia en forma de ondas
electromagnéticas como resultado de los cambios en las configuraciones
electrónicas de los átomos o moléculas.
• La radiación no necesita de un medio. Es el único mecanismo de TdC queocurre en el vacío.
• Se estudiará la radiación térmica, que es la forma de radiación emitida por
los cuerpos debido a su temperatura.

TdC por Radiación
• La radiación es un fenómeno volumétrico y todos los sólidos, líquidos y
gases emiten, absorben o transmiten radiación en diversos grados.
• La razón máxima de la radiación que se puede emitir desde una superficie a
una temperatura 𝑇𝑠 sepuede expresar mediante:
𝑄 𝑒𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑎,𝑚𝑎𝑥 = 𝜎𝐴 𝑠 𝑇 𝑠 4

• Donde 𝜎 = 5.67 × 10−8 𝑚 𝑊𝐾 es la constante de Stefan-Boltzmann.
• La superficie idealizada que emite radiación a esta tasa se denomina Cuerpo
Negro.
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TdC por Radiación
• La radiación emitida por todas las superficies es normalmente menor a la
de un cuerpo negro a misma temperatura y se determina mediante:
𝑄 𝑒𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑎 = 𝜀𝜎𝐴 𝑠 𝑇 𝑠 4• Donde 𝜀 es la emisividad de la superficie (Valores entre 0 y 1).
Representa una medida de cuán próxima está la superficie de ser un
cuerpo negro

TdC por Radiación
• Otra propiedad importante es la absortividad ( 𝛼). Representa la fracción de
la radiación incidente sobre una superficie que es absorbida por esta.
• La absortibidad toma valores entre 0 y 1.
• Un cuerpo negreo absorbetoda la radiación incidente sobre él.
• En general tanto la emisividad y la abortibidad dependen de:
– Tipo de superficie
– Longitud de onda
– Temperatura

TdC por Radiación
• La razón a la cual una superficie absorbe
radiación se determina a partir de:
𝑄 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 = 𝛼𝑄 𝑖𝑛𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒

• En superficies opacas (no transparentes) la parte de la radiación incidente no
absorbida por lasuperficie se refleja.
• La diferencia entre la razón de radiación emitida por la superficie y la
radiación absorbida se denomina Transferencia Neta de Calor por radiación.
• Si la absorción es mayor que la emisión la superficie esta ganando energía
por radiación.

TdC por Radiación
• Si una superficie ( 𝜀, 𝐴 𝑠 , 𝑇𝑠 ) está por completo
encerrada por una superficie mucho más
grande ( 𝑇 𝑎𝑙𝑟𝑒𝑑 ) yseparada por un gas (como
el aire) que no interfiere en la radiación entre
estas dos superficies la TdC por radiación es:
𝑄 𝑟𝑎𝑑 = 𝜀𝜎𝐴 𝑠 𝑇 𝑠 4 − 𝑇 𝑎𝑙𝑟𝑒𝑑 4

• En este caso especial la 𝜀 y el área de la superficie circundante no tienen
efecto sobre la TdC por radiación.

TdC por Radiación
• La TdC por radiación hacia o desde una
superficie rodeada por aire ocurre de manera
paralela a laconducción o convección entre
la superficie y el gas. Por lo tanto la TdC
total se determina al sumar las contribuciones
de todos los mecanismos de TdC.
• El efecto conjunto de la radiación y convección se puede expresar mediante
un coeficiente combinado de TdC por convección (ℎ 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 ).

Radiación Térmica
• Distintas longitudes de onda ( 𝜆) difieren de manera
significativa en sucomportamiento.
• La radiación electromagnética abarca una amplia gama
de longitudes de onda, desde los 10−10 [𝜇𝑚] (rayos
cósmicos) hasta los 1010 [𝜇𝑚] (Ondas de radio y TV)
• El rango del espectro electromagnético pertinente a la
radiación térmica es 10−1 [𝜇𝑚] a 102 [𝜇𝑚]

Cuerpo Negro
• Un Cuerpo Negro es aquel que emite la cantidad máxima de radiación que
puede ser emitida por unasuperficie a una temperatura dada.
• Un cuerpo negro se define como un emisor y absorbedor perfecto de la
radiación
• Un cuerpo negro emite radiación uniforme
en todas las direcciones (emisor difuso)
• Ley de Stefan-Boltzmann: La energía de
radiación emitida por un cuerpo negro
por unidad de tiempo y área es: 𝐸 𝑏 = 𝜎𝑇 4

Propiedades de la Radiación
• Emisividad ( 𝜀): Representa la razón entre...