Tabla de Contenido

Introduccin2Tipos de Transferencia de Calor3Conduccin3Conveccin3Radiacin4Qu es la transferencia de calor lineal?4Qu es la transferencia de calor radial?4Qu es y cmo se cuantifica la resistencia trmica de contacto?5Aplicaciones5Conclusiones6Referencias Bibliogrficas7

Introduccin Se ha interpretado a la transferencia de calor como el estudio de las razones a las cuales el calor se intercambia entre fuentes de calor y recibidores, tratados usualmente de manera independiente. Los procesos de transferencia de calor se relacionan con las razones de intercambio trmico, tales como las que ocurren en los equipos de transferencia de calor, tanto en la ingeniera mecnica como en los procesos qumicos.

Un problema tpico de procesos de transferencia de calor involucra las cantidades de calor que deben transferirse, las razones a las cuales pueden transferirse debido a la naturaleza de los cuerpos, la diferencia de potencial, la extensin y arreglo de las superficies que separan la fuente y el recibidor, y la cantidad de energa mecnica (fsica) que debe disiparse para facilitar la transferencia de calor. Puesto que la transferencia de calor considera un intercambio en un sistema, la prdida de calor por un cuerpo deber ser igual al calor absorbido por otro dentro de los confines del mismo sistema.

Cuando dos objetos que estn a temperaturas diferentes se ponen en contacto trmico, el calor fluye desde el objeto de temperatura ms elevada hacia el de temperatura ms baja. El flujo neto se produce siempre en el sentido de la temperatura decreciente. Los mecanismos por los que fluye calor son tres: conduccin, conveccin y radiacin.

Tipos de Transferencia de CalorConduccinLa conduccin es el mecanismo de transferencia de calor en escala atmica a travs de la materia por actividad molecular, por el choque de unas molculas con otras, donde las partculas ms energticas le entregan energa a las menos energticas, producindose un flujo de calor desde las temperaturas ms altas a las ms bajas. Los mejores conductores de calor son los metales. El aire es un mal conductor del calor. Los objetos malos conductores como el aire o plsticos se llaman aislantes.

La conduccin de calor solo ocurre si hay diferencia de temperatura entre dos partes del medio conductor. Para un volumen de espesor x, con rea de seccin transversal A y cuyas caras opuestas se encuentran a diferentes, se encuentra que el calor Q transferido en un tiempo t fluye del extremo caliente al frio. Si se llama H al calor transferido por unidad de tiempo, la rapidez de transferencia de calor = Q/ t, est dada por la ley de la conduccin de Fourier.

Donde k (en Watt/m. K) se llama conductividad trmica del material, magnitud que representa la capacidad con la cual la sustancia conduce calor y produce la consiguiente variacin de temperatura; y dT/dx es el gradiente de temperatura. El signo menos indica que la conduccin de calor es en la direccin decreciente de la temperatura.

ConveccinLa conveccin es el mecanismo de transferencia de calor pormovimientode masa o circulacin dentro de la sustancia. Puede ser natural producida solo por las diferencias de densidades de la materia; o forzada, cuando la materia es obligada a moverse de un lugar a otro, por ejemplo el aire con un ventilador o el agua con una bomba. Slo se produce en lquidos ygasesdonde los tomos y molculas son libres de moverse en el medio.En la naturaleza, la mayor parte del calor ganado por laatmsfera por conduccin y radiacin cerca de la superficie, es transportado a otras capas o niveles de la atmsfera por conveccin.

Unmodelode transferencia de calor H por conveccin, llamado ley de enfriamiento deNewton, es el siguiente:

Donde se llama coeficiente de conveccin, en Watt/ (m2. K), A es la superficie que entrega calor con una temperatura T al fluido adyacente, que se encuentra a una temperatura

RadiacinLa radiacin trmica es energa emitida por la materia que se encuentra a una temperatura dada, se produce directamente desde la fuente hacia afuera en todas las direcciones. Esta energa es producida por los cambios en las configuraciones electrnicas de los tomos o molculas constitutivos y transportada porondaselectromagnticas o fotones, por lo recibe el nombre deradiacin electromagntica. La masa en reposo de un fotn (que significaluz) es idnticamente nula. Por lo tanto, atendiendo a relatividad especial, un fotn viaja a lavelocidadde la luz y no se puede mantener en reposo. (La trayectoria descrita por un fotn se llama rayo). La radiacin electromagntica es una combinacin de campos elctricos y magnticos oscilantes y perpendiculares entre s, que se propagan a travs del espacio transportando energa de un lugar a otro.A diferencia de la conduccin y la conveccin, o de otros tipos de onda, como elsonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiacin electromagntica es independiente de la materia para su propagacin, de hecho, la transferencia de energa por radiacin es ms efectiva en el vaco. Sin embargo, la velocidad, intensidad y direccin de su flujo de energa se ven influidos por la presencia de materia. As, estas ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar y llegar ala Tierradesdeel Soly las estrellas. Qu es la transferencia de calor lineal?La transferencia de calor lineal es por ejemplo en una pared plana que est constituida de un material que tiene conductividad trmica, es constante y no depende de posicin o temperatura. Para un problema de este tipo la temperatura es funcin de x nicamente, la nica variable dependiente es la temperatura y la independiente es la posicin x en la pared.

Qu es la transferencia de calor radial?Considrese un cilindro largo de radio interior ri, radio exterior re y longitud L, como el que se muestra en la Figura 2.3. Este cilindro se somete a una diferencia de temperaturas Ti Te y se plantea la pregunta de cul ser el flujo de calor. En un cilindro cuya longitud sea muy grande comparada con su dimetro, se puede suponer que el calor fluye slo en direccin radial, con lo que la nica coordenada espacial necesaria para definir el sistema es r. De nuevo, se utiliza la ley de Fourier empleando la relacin apropiada para el rea. El rea para el flujo de calor en un sistema cilndrico es:

De modo que la ley de Fourier se escribe:

Con las condiciones de contorno:

La solucin de la Ecuacin es:

Qu es y cmo se cuantifica la resistencia trmica de contacto?Laresistencia trmicade un material representa la capacidad del material deoponerseal flujo delcalor. En el caso de materiales homogneos es la razn entre el espesor y la conductividad trmicadel material; en materiales no homogneos la resistencia es el inverso de laconductancia trmica. Ella se cuantifica as: R = e/ En metro cuadrado ykelvinporvatio Dondees el espesor de la capa (m) y(lambda) la conductividad trmica del material, W/ (Km).Aplicaciones

Es comn encontrar la transmisin de calor en los sistemas de ingeniera y otros aspectos de la vida; y no es necesario ir muy lejos para ver algunas de sus reas de aplicacin. Es ms, uno de los ejemplos ms sencillos lo encontramos dentro del cuerpo humano, ste permanece emitiendo calor en forma constante hacia sus alrededores y la comunidad humana est ntimamente influenciada por la velocidad de esta emisin de calor. Tratamos de controlar la velocidad de esta transferencia de calor al ajustar nuestra ropa a las condiciones ambientales. Muchos aparatos domsticos se han diseado, en su totalidad o en parte, aplicando los principios de la transferencia de calor. Algunos ejemplos incluyen la estufa elctrica o de gas, el sistema de calefaccin o de acondicionamiento del aire. La transferencia de calor desempea un papel importante en el diseo de muchos otros aparatos, como los radiadores de automviles, los colectores solares, diversos componentes de las plantas generadoras de energa e, incluso, las naves espaciales.El rango de aplicaciones cubre un cierto nmero de industrias, incluyendo laalimentaria,qumica,petroqumicaandfarmacutica. Los ICDSRs son apropiados cuando el producto es propenso al ensuciamiento o a la cristalizacin, muy viscoso, con partculas o sensible al calor.

ConclusionesEL estudio de la transferencia de calornos ha llevado a describir lossistemas termodinmicos, a explicar el concepto detemperatura, el deequilibrio trmicoy las consecuencias de su desequilibrio y, finalmente, losestados de agregaciny los cambios de fase. Al hablar del desequilibrio trmico, llegamos a la conclusin de que ese desequilibrio produce una transferencia de energa trmica, el calor, y mencionamos una manera bsica en la que se transfiere la energa trmica. Dentro del curso nos fijamos ms cuidadosamente encmose produce esa transferencia, hablando sobre los tres mecanismos fundamentales de transmisin de energa trmica:conduccin, conveccin y radiacin.

Se aprendi del concepto de resistencia trmica que cada material tiene sus propiedades y que se puede utilizar esta propiedades para diferentes fines, como mxima conduccin de calor o mnima conduccin de calor

Referencias Bibliogrficas Video Informativo acerca de la conduccionhttp://www.educaplus.org/play-324-Transmisi%C3%B3n-del-calor-por-conducci%C3%B3n.html

Tipos de Transferencia de Calorhttp://www.monografias.com/trabajos88/calor-conceptos-y-tipos-transferencia-calor/calor-conceptos-y-tipos-transferencia-calor.shtml

Libro de Transferencia de CalorCengel, Yunus A..Transferencia de Calor. Segunda edicin. Mexico: McGraw-Hill, 2008. ISBN 970-10-4484-3.