Mecanismos de transferencia de calor.

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Donde:

[pic 3] Es el calor transmitido por unidad de tiempo.

[pic 4] Es la conductividad térmica.

[pic 5] Es el área de la superficie de contacto.

[pic 6] Es la diferencia de temperatura entre el foco caliente y el frío.

[pic 7] Es el espesor del material.

- Transmisión por convección.

La transmisión por convección es típica de los fluidos (líquidos y gases). En ella se produce un transporte de energía asociado al desplazamiento de masas de fluido dentro del propio fluido, debido a las diferencias de densidad originadas por las distintas temperaturas de unas zonas y otras.

La atmósfera o los océanos tienen dinámicas debidas a esta forma de transmisión de calor.

En un fluido las zonas más calientes tienen mayor volumen y por tanto menor densidad, por lo que ascienden sobre las zonas más frías que por la misma razón descienden, dando lugar a las denominadas corrientes de convección, que provocan que la temperatura se iguale en todo el volumen. Este proceso tiene lugar tanto en el calentamiento de una cacerola o al caldear una habitación mediante la calefacción. La diferencia de densidades también es la responsable del vuelo de los globos aerostáticos, al ser menos denso el aire caliente contenido en el interior que el que hay en el exterior.

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Donde:

[pic 10] Es el coeficiente de convección

[pic 11] Es el área del cuerpo en contacto con el fluido

[pic 12] Es la temperatura en la superficie del cuerpo

[pic 13] Es la temperatura del fluido lejos del cuerpo.

- Transmisión por radiación

Los dos medios de transmisión anteriores precisan de un medio material, pero sin embargo recibimos continuamente la energía del Sol a través del vacío cósmico, por lo que deberá existir una tercera forma de transmisión del calor: se trata de la transmisión por radiación. Todos los cuerpos radian energía, tanto más cuanto mayor sea su temperatura.

En función de la temperatura, la radiación emitida puede ser visible o no. Así, a bajas temperaturas no es visible, mientras que al aumentar ésta, el objeto comienza a brillar desde el rojo hasta el blanco. Este fenómeno permite determinar la temperatura de un cuerpo.

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- Características de los equipos de transferencia de calor

La aplicación de los principios de la transferencia de calor al diseño de un equipo destinado a cubrir un objeto determinado en ingeniería, es de suma importancia, porque al aplicar los principios al diseño, se debe trabajar en la consecución del importante logro que supone el desarrollo de un producto para obtener provecho económico

La trasferencia de calor se realiza a través de una pared metálica o de un tubo que separe ambos fluidos.

El equipo de transferencia de calor se define por las funciones que desempeña en un proceso, así:

- Los intercambiadores recuperan calor entre dos corrientes en un proceso.

- Los calentadores se usan primeramente para calentar fluidos de proceso, y generalmente se usa vapor con este fin.

- Los enfriadores se emplean para enfriar fluidos en un proceso, siendo el agua el medio enfriador principal.

- Los condensadores son enfriadores cuyo propósito principal es eliminar calor latente en lugar de calor sensible.

- Los hervidores tienen el propósito de suplir los requerimientos de calor en los procesos como calor latente.

- Los evaporadores se emplean para la concentración de soluciones por evaporación de agua u otro fluido.

En general, un cambiador de calor es un aparato recorrido por dos o más medios, uno de los cuales cede al demás calor o el frío. Si un proceso químico debe desarrollarse de una forma prevista de antemano, será preciso realizarlo a una determinada temperatura. Las reacciones ponen en juego, en general, considerables cantidades de calor.

Casi siempre resulta conveniente enfriar los productos de la reacción en un enfriador. El calor así recuperado, puede utilizarse para recalentar otros productos o para pre calentar los empleados en el propio proceso. Incluso es obligado a veces proceder a este pre-calentamiento, a fin de obtener temperaturas bastantes elevadas para que el proceso de fabricación se desenvuelva normalmente.

Se ha reconocido que el empleo juicioso de los balances térmicos conduce a resultados interesantes, en lo que respecta a la rentabilidad. Desde este punto de vista, el cambiador de calor aparece como un órgano particularmente importante de las instalaciones químicas.

- Equipos de transferencia de calor, usos industriales, ventajas y desventajas.

- Clasificación

- De Acuerdo al Proceso de Transferencia

-De Contacto Directo

En este tipo de intercambiador, el calor es transferido por contacto directo entre dos corrientes en distintas fases (generalmente un gas y un líquido de muy baja presión de vapor) como ejemplo se tienen las torres de enfriamiento de agua con flujo de aire. El flujo de aire puede ser forzado o natural.

-De Contacto Indirecto

En los intercambiadores de tipo contacto indirecto, las corrientes permanecen separadas y la transferencia de calor se realiza a través de una pared divisora, o desde el interior hacia el exterior de la pared de una forma no continua; éstos son los más usados a nivel industrial.

- De Acuerdo a los Mecanismos de Transferencia de Calor

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