Transferencia De Calor

TRANSFERENCIA DE CALOR I
ESTADO ESTABLE
Semejanzas entre los Procesos de Transferencia de Momento, Calor y Masa
Las diversas operaciones unitarias pueden clasificarse en tres procesos fundamentales de transferencia (o
“transporte”): transferencia de ímpetu, transferencia de calor y transferencia de masa. El proceso fundamental de
transferencia de ímpetu existe en las operaciones unitarias deflujo de fluidos, mezclado, sedimentación y filtración.
La transferencia de calor se presenta en la transferencia conductiva y convectiva de calor, en la evaporación, la
destilación y el secado. El tercer proceso fundamental de transferencia, esto es, la transferencia de masa, interviene
en la destilación, absorción, secado y extracción líquido-líquido. Cuando se está transfiriendo masa de una fase aotra o a través de una sola fase, el mecanismo básico es el mismo ya sea que se trate de gases, líquidos o sólidos.
Esto también ocurre en la transferencia de calor, en la cual el transporte de calor por conducción obedece la ley de
Fourier en gases, líquidos y sólidos.
Estos tres procesos de transferencia están caracterizados por el mismo tipo general de ecuación:
Velocidad de un proceso detransferencia =

Fuerza impulsora
Resistencia

La ley de la viscosidad de Newton, es un ejemplo de la
transferencia de ímpetu, que a densidad constante se convierte en:
Τzx = −

µ d(v x ρ )
dz
ρ

donde Tzx es el ímpetu transferido/seg. m2 , μ/ ρ es la viscosidad cinemática en m2/seg, z es la distancia en m y vzρ
es el ímpetu/m3, con las unidades de ímpetu siendo kg/seg. En unidades cgs, Tzx esímpetu/seg.cm2, μ / ρ es
cm2/seg, z es cm y vzρ es (g.cm/seg)/cm3 o ímpetu/cm3.
La ley de Fourier para conducción de calor, puede escribirse como sigue para ρ y cp constantes:
qx
d( ρ CpT)
= −α
A
dz

Donde qz/A es el flujo específico de calor en W/m2, α es la difusividad térmica en m2/seg y ρcpT es J/m3. En
unidades cgs, qz/A está en cal/seg.cm2, α en cm2/seg y ρcpT en cal/cm3.
La ecuación para la difusiónmolecular de masa es la ley de Fick. Se escribe como sigue para una
concentración total constante en un fluido:
d(C A )
J* = −D AB
Az
dz

donde J*Az es el flujo molar del componente A en la dirección z causado por la difusión molecular, expresado en mol
kg de A/seg.m2, DAB es la difusividad molecular de la molécula A en B m2/seg, cA es la concentración de A en mol
kg/m3, y z es la distancia dedifusión en m. En Unidades cgs, J*Az está dada en mol g A/seg.cm2, DAB en cm2/seg y cA
en mol g de A/cm3.
La semejanza de las Ecuaciones. para transferencia de ímpetu, calor y masa , resulta obvia. Todos los flujos
específicos del lado izquierdo de las tres ecuaciones tienen unidades de transferencia de una cantidad de ímpetu,
calor o masa por unidad de tiempo y por unidad de área. Las propiedadesde transporte μ/ρ, α y DAB tienen todas
ellas unidades de m2/seg y las concentraciones se representan como ímpetu/m2 , J/m3 o mol kg/m3.

EAP. ING. EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

TRANSFERENCIA DE CALOR EN ESTADO ESTABLE
La transferencia de calor puede efectuarse por tres mecanismos: por radiación, por conducción y por convección.
La Radiación consiste en la transferencia de calor mediante ondaselectromagnéticas (por ejemplo; en el horno
eléctrico). La conducción es un tipo de transporte de calor que tiene lugar en los sólidos y que se produce por
transmisión directa de la energía molecular (por ejemplo; a través de recipientes metálicos, paredes de una cámara
frigorífica o en alimentos sólidos). La convección consiste en la transferencia de calor por grupos de moléculas que
se mueven pordiferencia de densidad (por ejemplo; el aire caliente, vapor de agua) o por agitación(por ejemplo; en
líquidos sometidos a agitación, aceites en frituras y otros). En la mayor parte de los casos la transferencia de calor se
produce simultáneamente por los tres mecanismos, si bien algunos de ellos suele predominar sobre los demás.
La transferencia de calor por conducción está gobernada por la ley...