Este documento describe la transferencia de calor en fluidos no newtonianos comúnmente usados en la industria. Muchos de estos fluidos exhiben un comportamiento seudoplástico que puede representarse mediante una ecuación con un índice de consistencia y comportamiento de flujo. El documento explica que para flujos laminares en tubos, la transferencia de calor sigue principalmente un mecanismo de conducción, mientras que para flujos turbulentos se propone una ecuación empírica.

1. Transferencia de calor en
fluidos no newtonianos

2. En la industria química, biológica y de
procesamiento de alimentos, se manejan varios
fluidos no newtonianos. Para diseñar equipos
para estos fluidos es necesario conocer las
constantes reológicas de los fluidos.

3. Puesto que muchos fluidos newtonianos tienen una alta
viscosidad producen flujos casi siempre laminares. Además
debido a que la mayor parte de los fluidos son seudoplasticos,
se pueden representar mediante la siguiente ecuación:
Donde:
n= índice de comportamiento de flujo (adimensional)
K= índice de consistencia

4. Transferencia de calor en el interior de
tubos
• Flujo laminar: la transferencia de calor en un
flujo laminar, sigue principalmente un
mecanismo de conducción. Cuando la velocidad
de flujo y viscosidad son bajas puede existir
convección natural. Puesto que la mayoría de los
fluidos son bastantes viscosos los efectos de la
convección se reducen notablemente.

5. • Para flujo laminar de fluidos que siguen la ley
exponencial, en tubos circulares puede usarse la
ecuación de Metzner y Gluck cuando son altamente
viscosos , una convección despreciable, en tubos
horizontales o verticales con un numero de Graetz NGz
>20 y n’ > 0.10.

6. Donde:
Los coeficientes de viscosidad γb , a
la temperatura Tb y γw a la
temperatura Tw se define como:
La nomenclatura es:
K en W/m*K
Cp en J/kg
ρ en Kg/m3
m en kg/s
L en m
D en m
ha en W/m2*K
Las propiedades físicas y Kb, se
evalúan a la Tb y Kw a Tw.

7. Puesto que Kb/Kw se eleva a un potencial de 0.14,
este factor puede despreciarse sin causar errores
considerables. El valor de ha es el valor medio
que debe usarse en la totalidad de longitud del
tubo L con la diferencia aritmética de
temperatura ΔTa:
Donde:
Tw = temperatura promedio de las paredes de todo el tubo
Tbi=temperatura del volumen de entrada
Tbo= temperatura del volumen de salida

8. El flujo de calor es:
Flujo Turbulento.
Para el flujo turbulento de fluidos que obedecen la ley exponencial
dentro de tubos, Clapp propone una ecuación empírica para la
transferencia de calor:
Las propiedades del flujo se evaluan a la
temperatura media del volumen.
ΔT ΔT

9. hL= coeficiente de transferencia de calor basado en la media
logarítmica.