1. Introducción
La ingeniería tiene un área que estudia transferencia de energía, mediante los
mecanismos que intervienen este proceso.
El calor es energía en movimiento, que se produce por la diferencia de
temperatura.
En la transferencia de calor estudia los procesos equilibrio y desequilibro de
la energía.
Por medio de la transferencia de calor podemos determinar la relación con
respecto al tiempo, de energía transferida producida por una diferencia de
temperatura.
En la transferencia de calor se estudia el movimiento de calor de un sistema
en una determinada razón.
2. Transferencia de Calor
La transferencia de calor estudia el tiempo en que se toma para transferir la
energía de calor.
La transferencia de calor estudia la cuantificación de la energía de calor que
se realiza en un proceso.
La transferencia de calor estudia las dimensiones de área requerida para
transferir energía de calor.
La transferencia de calor estudia la manera en que se distribuye la
temperatura de un sistema.
Todos los problemas que estén relacionados con energía tienen gran
incidencia en el área de transferencia de calor.
En la práctica de la ingeniería se enfrentan una gran cantidad de problemas de
transferencia de calo día a día.
La ciencia de transferencia de calor tiene múltiples aplicaciones en
tecnología, por lo que podemos ver que tienen un largo alcance.
Uno de los proyectos que se apoyo en la transferencia de calor, fue la
colocación del hombre en el espacio mediante el uso de naves espaciales en el cual
requirió un estudio profundo de los mecanismos de la transferencia de calor en el
diseño de esas naves.
En el área de la ingeniería de transferencia de calor, estudiaremos los
mecanismos que intervienen cuando se transfiere calor por medo de conducción,
convención y radiación.
3. Mecanismos de Transferencia de Calor
Conducción, Convección y Radiación.-
Conducción de calor
Este mecanismo obtuvo grandes desarrollos mediante los esfuerzos de los
estudios realizados por el matemático francés Fourier en 1822 estableciendo la ley
conocida como Ley de la Conducción de Fourier.
Esta ley establece como se conduce el calor a través de un medio, partiendo
de una región de alta temperatura u otra de baja temperatura.
La conductividad térmica desde un punto de vista físico, dependen del flujo
de electrones libres. Por esta razón los materiales buenos conductores de
electricidad son también buenos conductores térmicos.
Las vibraciones de redes es un mecanismo que esta asociado en la
conductividad térmica en sólidos. Este ocurre porque cuando crece la temperatura,
en general decrece la conductividad térmica de los buenos conductores eléctricos.
Los materiales pueden tener diferentes valores de conductividad térmica en
las diferentes direcciones de coordenadas.
Cuando un material tiene propiedad constante, que además son iguales en
todas direcciones en un punto dato, se dice que dicho material es isotropico.
4. Ecuación de la razón
Transferido por conducción desde dentro de un horno hasta el exterior.
Q = KA (Tint – Text)
L
Unidades de las diferentes cantidades que aparecen en la ecuación.
Q = razón de flujo de calor, Btu/h oW
A = área de la pared normal al flujo de calor, pies2 o m2
Tint = Temperatura de la superficie inferior de la pared, oF o oC
Text = Temperatura de la superficie exterior de la pared, oF o oC
K = Conductividad térmica de la pared o constante de proporcionalidad,
Btu o W/m oC
h – pies oF