Analisis

1. Análisis Dimensional
En ingeniería, los conceptos físicos son representados por símbolos o
dimensiones. El análisis dimensional se usa para comprobar relaciones y cálculos,
o para construir hipótesis sobre cuestiones complicadas que, con posterioridad,
puedan ser comprobadas de forma experimental.
En otras palabras, el análisis dimensional es una herramienta muy usada en
distintas ramas de la ciencia y la ingeniería para entender mejor los fenómenos
que implican la presencia de diferentes magnitudes físicas. Las magnitudes tienen
dimensiones y de estas se derivan las distintas unidades de medida.
• Cuando las ecuaciones gobernantes de un proceso son conocidas y resolubles, el análisis dimensional
sugiere el agrupamiento lógico de cantidades para representar los resultados.
• El análisis dimensional pone los fundamentos de un eficiente programa experimental para obtener los
resultados, reduciendo el número de variables requeridos en la investigación e indicando una forma
posible de formular una correlación semi empírica.

2. Convección Natural Nu = f Gr,Pr
Convección Forzada Nu = f(Re,Pr)
No Nusselt No Reynolds No Prandtl No Grashof No Peclet
Nu=h.d/k Re=d.v.p/µ Pr=Cp.k Gr=L3.2.g..T2 Pe=Re.Pr
Cp: Calor específico del fluido
v: Velocidad media
ρ: Densidad del fluido
K: Conductividad térmica del fluido
µ: Viscosidad del fluido
d: Diámetro del tubo

3. Recordar que: Pe (peclect): Es un número adimensional que relaciona el tiempo de advección y el
tiempo de difusión de un flujo, habitualmente difusión térmica
El número de Nusselt se define como la relación entre la transferencia de calor por convección y por
conducción a través de un límite, llamado así por un ingeniero alemán Wilhelm Nusselt
No Nusselt No Reynolds No Prandtl No Grashof No Peclet
Nu=h.d/k Re=d.v.p/µ Pr=Cp.k Gr=L3.2.g..T2 Pe=Re.Pr
Recordar que:
El número de Reynolds (Re) es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de
reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido. Su valor indica si el
flujo sigue un modelo laminar o turbulento. El concepto fue introducido por George Gabriel Stokes en
1851, pero el número de Reynolds fue nombrado por Osborne Reynolds (1842-1912), quien
popularizó su uso en 1883.
El número de Prandtl es una cantidad adimensional que relaciona la difusividad de la cantidad de
movimiento con la difusividad térmica de un fluido
El número de Grashof es un número adimensional en mecánica de fluidos que es proporcional al
cociente entre las fuerzas de flotación y las fuerzas viscosas que actúan en un fluido. Su papel en la
convección natural es muy similar al del número de Reynolds en convección forzada.

4. • Para flujo en régimen laminar
Ecuación de Sieder Tate [1936], temperatura superficial constante (Re <2100, L/d >60).
Las propiedades de transporte se calculan a: Tb = (Tin + Tout)/2
Hausen, Stephan [1943,1961], se usa para flujo laminar de gases y líquidos en el
de Pe(d/L) de 0.1 a 10^4.
•Para flujo en régimen de transición
Ecuación de Hausen (1959, 1983). 2300 < Re <106, 0.6 < Pr < 1000

5. • Para flujo en régimen turbulento (Re > 10000).
Para el régimen turbulento de fluidos newtonianos:
Ecuación de Dittus Boelter (1930)
Para flujo turbulento plenamente desarrollado en tubos circulares lisos:
Nu = 0.0243Re^0.8*Pr^0.4 Calentamiento
Nu = 0.0265Re^0.8*Pr^0.3 Enfriamiento
104<Re<1.2105 0.6Pr120 L/d > 60
Ecuación de Colburn (1933) : factor de Colburn
St= Número de Stanton: 104<Re 0.7 <Pr<160 L/d>60
Temperatura de película: Tfim = (Tb + Tw)/2

6. Ecuación de Sieder Tate (1936)
Para flujo turbulento plenamente desarrollado en tubos
circulares lisos.
Ecuación de Petukhov y Kirilov (1958)
10^4<Re<5*10^6 0.5<Pr<2000
Factor de fricción de Darcy:

7. Ecuación de Gnielinski (1976):
2300<Re<5106 0.5<Pr<10^6 0<d/L<1
Factor de fricción de Darcy:
Nota: “K”, corrige el efecto de las variaciones de las propiedades físicas.
K= (Tb/Tw)^0.45 para gases 0.5<(Tb/Tw)<1.5
K= (Prb/Prw)^0.11 para líquidos 0.05<(Prb/Prw)<20

8. Intercambiadores de Calor
Son aparatos que facilitan el intercambio de calor entre dos fluidos que se encuentran temperaturas
diferentes y evitan al mismo tiempo que se mezclen entre sí. En un intercambiador de calor la transferencia
de calor suele comprender convección en cada fluido y conducción a través de la pared que los separa.
(Kern, 1999)
Los intercambios de calor tienen diversas aplicaciones y en base a las funciones que desempeñan en un
proceso reciben diferentes denominaciones.
1.Intercambiador de calor: Estos equipos realizan una función doble, calientan y enfrían dos corrientes de un
proceso.
2.Calentadores: Estos dispositivos se usan para calentar fluidos de algún proceso, generalmente se usa vapor
de agua para este fin.
3.Condensador: Son enfriadores, cuyo objetivo es eliminar el calor latente en lugar del calor sensible.
4.Hervidor: Estos dispositivos tienen el propósito de suministrar calor en los procesos de destilación.
5.Vaporizador: Este dispositivo tiene la función de concentrar soluciones mediante la vaporización de algún
fluido.