Un informe resumido de transferencia de calor

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2. INTEGRANTES
• Hristo Angel Hidalgo Rossel
• Jhon Boris Barrazueta Calle
• Luis Anthony Hilario Huaylla

3. CONCEPTOS PREVIOS
Los conceptos previos que tienen que saber son:
• Calor: Es energía que se transfiere de un sistema a otro a causa de la diferencia de
temperatura
• Termodinámica: es la cantidad de calor que se transfiere cuando un sistema pasa de
un estado de equilibrio a otro.
• Transferencia de calor: rapidez con que se transfiere el calor.

4. EJEMPLO
• Es posible determinar la cantidad de calor transferida de una jarra o termo conforme el
café caliente que está en su interior se enfría de 90°C hasta 80°C con sólo un análisis
termodinámico. Pero a un usuario típico o al diseñador de una de estas jarras le
interesa principalmente cuánto tiempo pasará antes de que el café caliente que esté
en el interior se enfríe hasta 80°C, y un análisis termodinámico no puede responder
esta pregunta y eso es la diferencia con la transferencia de calor.

5. TRANSFERENCIA DE CALOR
• Hay tres formas de transferencia de calor

6. CONDUCCIÓN
E L C A L O R P O R C O N D U C C I Ó N S E P R O D U C E
C U A N D O D O S O B J E TO S A D I F E R E N T E S
T E M P E R AT U R A S E N T R A N E N C O N TA C TO. E L
C A L O R F L U I R Á A T R AV É S D E L O B J E TO D E M AY O R
T E M P E R AT U R A H A C I A E L D E M E N O R B U S C A N D O
A L C A N Z A R E L E Q U I L I B R I O T É R M I C O ( A M B O S
O B J E TO S A L A M I S M A T E M P E R AT U R A ) .

7. EJEMPLO
• Cuando estamos cocinando
en una sartén, si se nos
ocurre dejar un cubierto
metálico apoyado en el
borde, al cogerlo
notaremos que se ha
calentado (incluso puede
que nos quememos). El
calor se ha transferido de la
sartén al cubierto por
conducción.

8. LEY DE FOURIER
• Donde:
• qx= razón del flujo de calor. (watt)
• A= área de transferencia de calor (m²)
• K= conductividad térmica. (watt/mK)
• T= temperatura local (k)
• X= distancia de dirección del flujo de
calor. (m)
• y se ha puesto el signo menos para
satisfacer el segundo principio de la
termodinámica.

9. CONVECCIÓN
L A T R A N S M I S I Ó N D E C A LO R P O R
C O N V E CC I Ó N T I E N E L U G A R E N L Í Q U I D O S
Y G A S E S . É S TA S E P R O D U C E C U A N D O L A S
PA R T E S M Á S C A L I E N T E S D E U N F L U I D O
A S C I E N D E N H A C I A L A S Z O N A S M Á S
F R Í A S , G E N E R A N D O D E E S TA M A N E R A
U N A C I R C U L A C I Ó N C O N T I N U A D E L
F L U I D O ( C O R R I E N T E C O N V E C T I VA ) Y
T R A N S M I T I E N D O A S Í E L C A L O R H A C Í A
L A S Z O N A S F R Í A S .

10. EJEMPLO
• Cuando hacemos hervir
agua el agua mas caliente
asciende y el agua mas fría
desciende.

11. LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON
• Donde:
• Q= calor transferido por unidad de
tiempo (watt)
• h= coeficiente de transferencia de
calor por convección (watt/ m². ℃)
• A= área superficial de transferencia de
calor (m²)
• Ts= temperatura de la superficie (℃)
• Tamb= temperatura del fluido lejos de
la superficie (℃)

12. RADIACIÓN
- E S L A E N E R G Í A E M I T I D A E N F O R M A D E
O N D A S E L E C T R O M A G N É T I C A S ( F OT O N E S )
D E B I D O A C A M B I O S E N L A S
C O N F I G U R A C I O N E S E L E C T R Ó N I C A S D E L O S
ÁT O M O S O M O L É C U L A S .
- N O N E C E S I TA U N M E D I O I N T E R V E N T O R .
- E S E L M E C A N I S M O M Á S R Á P I D O
( V E L O C I D A D D E L A L U Z ) .
- T O D O S L O S C U E R P O S C O N U N A
T E M P E R AT U R A S U P E R I O R A C E R O A B S O L U T O S
E M I T E N R A D I A C I Ó N .

13. EJEMPLO
¿Cómo llega a la Tierra el calor generado por el
sol?
Entre la tierra y el sol hay espacio vacío - no
tiene átomos o moléculas para transmitir el
calor por conducción ni convección.
Todos los objetos irradian energía en forma
de ondas electromagnéticas. La radiación
asociada con la pérdida de energía térmica de
un objeto se llama radiación infrarroja.
El calor del sol llega a la tierra en forma de
radiación.
~1340 J de energía llegan por segundo a
cada m2 de la parte superior de la atmósfera.
Parte de ésta es reflejada, la otra parte es
absorbida por la atmósfera.

14. LEY DE STEFAN-BOLTZMANN
• La ley de Stefan-Boltzmann establece que un cuerpo negro emite radiación
térmica con una potencia emisiva hemisférica total (W/m²) proporcional a la cuarta
potencia de su temperatura:
• Donde Te es la temperatura efectiva, es decir, la temperatura absoluta de la superficie
y sigma es la constante de Stefan-Boltzmann:
• Esta potencia emisiva de un cuerpo negro (o radiador ideal) supone un límite superior
para la potencia emitida por los cuerpos reales.

15. • La potencia emisiva superficial de una superficie real es menor que el de un cuerpo
negro a la misma temperatura y está dada por:
• Donde epsilon (ε) es una propiedad radiativa de la superficie denominada emisividad.
Con valores en el rango 0 ≤ ε ≤ 1, esta propiedad es la relación entre la radiación
emitida por una superficie real y la emitida por el cuerpo negro a la misma
temperatura. Esto depende marcadamente del material de la superficie y de su
acabado, de la longitud de onda, y de la temperatura de la superficie.

16. A B S O R T I V I DA D
Fracción de energía de
radiación incidente sobre
una superficie que es
absorbida por esta.

17. Q R A D =
T R A N S F E R E N C I A N E TA
D E C A LO R P O R
R A D I AC I Ó N :
Diferencia entre la tasa
de radiación emitida por
la superficie y absorbida
por esta

18. • Teniendo en cuenta la radiación y la convección al tiempo.
• Cuando hay convección forzada se suele descartar la radicación porque esta última es
mucho más baja en comparación.
• Un medio puede solo comprender dos mecanismos de transferencia de calor
simultáneamente.