universidad nacional del altiplano.pdf
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
FFaaccuullttaadd ddee FFIIMMEEEESS
Ingeniería Mecánica Eléctrica
Tabago Encargado
Tema 1: CONCEPTOS BÁSICOS DE TRANSFERENCIA
DE CALOR
Tema 2: Conductividad térmica de varios materiales
Tema 3: APLICACIONES DE TRANSFERENCIA DE
CALOR POR CONDUCCIÓN
Docente: ING. Alvaro Pablo Camacho Astoquilca.
Presentado por: Juan Carlos Quispe Quispe
CODIGO: 124751
SEMESTRE: sexto
PUNO – PERU
20 5
Transferencia de calor
CONCEPTOS BÁSICOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
CONCEPTO DE CALOR El calor se origina a partir de otras formas de energía (I Principio).
El calor es energía en "tránsito", debido a una propiedad de la materia denominada
TEMPERATURA".
El (II Principio) indica que el paso del calor se realiza "DE FORMA NATURAL" de las zonas
de mayor a las de menor temperatura.
Debido a que las fuentes de energía se encuentran repartidas por todas partes, el calor se
genera universalmente, y su transmisión es un fenómeno tan corriente como la "gravedad".
Los mecanismos básicos de transferencia de calor son: CONDUCCIÓN, CONVECCIÓN y
RADIACIÓN
CONDUCCIÓN
La conducción es el mecanismo de transferencia de calor debido a la interacción entre
partículas adyacentes del medio. No se produce movimiento macroscópico de las mismas.
Puede tener lugar en sólidos, líquidos y gases aunque es característica de los sólidos, puesto
que en gases y líquidos siempre se producirá convección simultáneamente
La CONDUCTIVIDAD TÉRMICA ( k ) es una medida de la capacidad del material para
conducir el calor. .En general, la conductividad térmica depende de la temperatura. En la
práctica se evalúa la conductividad térmica a la temperatura promedio y se considera
constante.
La DIFUSIVIDAD TÉRMICA ( a) estima cuán rápido se difunde el calor por un material
CONVECCIÓN
La convección es el modo en que se transfiere la energía entre una superficie sólida y el fluido
adyacente ( líquido o gas ) . Comprende los efectos combinados de la conducción y el
movimiento del fluido. Existe movimiento macroscópico de las partículas del fluido. Cuanto más
rápido es el movimiento del fluido mayor es la transferencia de calor por convección. En
ausencia de dicho movimiento la transferencia de calor entre una superficie sólida y el fluido
adyacente sería por conducción pura.
CONVECCIÓN FORZADA: el fluido es forzado a fluir sobre la superficie mediante medios
artificiales ( ventiladores, bombas, etc )
CONVECCIÓN NATURAL: el movimiento del fluido es debido a causas naturales. Las fuerzas
de empuje son inducidas por la diferencia de densidad debida a la variación de temperatura en
ese fluido.
RADIACIÓN
La radiación es la energía emitida por la materia en forma de ondas electromagnéticas ( o
fotones ) , como resultado de los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o
moléculas. En lo que respecta a la transferencia de calor es de interés la radiación térmica o
forma de radiación emitida por los cuerpos debido a su temperatura. La radiación térmica suele
corresponder a la banda de frecuencias del infrarrojo
Todos los cuerpos a una temperatura por encima del 0 absoluto emiten radiación térmica. La
radiación es un fenómeno volumétrico y todos los sólidos, líquidos y gases emiten, absorben o
reflejan radiación en diversos grados.
Sin embargo la radiación térmica suele considerarse como un fenómemo superficial para los
sólidos que son opacos a la radiación térmica, como los metales, la madera y las rocas, ya que
la radiación emitida por las regiones interiores de un material de este tipo nunca pueden llegar
a la superficie y la radiación incidente sobres esos cuerpos suele absorberse en unas cuantas
micras hacia dentro en dichos sólidos.
A diferencia de la conducción y la convección la radiación no necesita un medio de transmisión
y puede ocurrir en el vacío. La transferencia de calor por radiación es la más rápida, a la
velocidad de la luz. No sufre atenuación en el vacío.
Conductividad térmica de varios materiales
APLICACIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR
CONDUCCIÓN
La transmisión de calor por conducción puede realizarse en cualquiera de los tres
estados de la materia: sólido líquido y gaseoso.
La transmisión de calor por conducción entre cuerpo sólidos en contacto se puede aplicar
en :
1.- Placa solar.
El calor llega desde el Sol hasta la placa metálica por radiación. El metal de la placa emite
radiación en el infrarrojo. El calor se transmite al líquido que está en contacto con la placa por
CONDUCCION.
En el líquido se establecen corrientes convectivas que lo mezclan y uniformizan el calor. El
agua caliente sube y la fría baja. El agua más caliente sube al depósito superior y de la parte
inferior de este depósito baja el agua más fría que entra por la parte de abajo de la placa.
2.- Recipiente metálico con agua al fuego
Las llamas (o una plancha eléctrica) calientan el metal porque los gases de combustión están
en contacto con el fondo y le transmiten el calor por CONDUCCION (el metal se dilata y sus
partículas vibran más). El metal transmite el calor al agua del fondo del recipiente por
CONDUCCION. El agua caliente del fondo asciende, originando corrientes convectivas
(propagación por convección) y se mezcla con el agua fría. Las paredes de los recipientes
calientes emiten radiación en el infrarrojo a los alrededores.
3.- Cocina vitrocerámica
En las cocinas vitrocerámicas la plancha de la cocina está fría y sólo sirve de soporte a la base
del recipiente. En el fondo del recipiente se originan corrientes eléctricas inducidas por un
campo magnético variable. La energía eléctrica pasa del interior de la cocina en forma de onda
electromagnéticas (ondas originadas en un generador de campo magnético variable) hasta el
fondo de la olla. Las ondas no interfieren con la plancha, pero si con el fondo del recipiente en
el que se origina una corriente eléctrica que genera calor. Del fondo del recipiente pasa al
líquido que está en contacto con él por CONDUCCION. El calor circula dentro del líquido por
convección y el fondo y las paredes radian en el infrarrojo.
4- En plantas térmica