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MECANISMOS DE
TRANSFERENECIA DE CALOR
CONDUCCIÓN
M.SC. EDISSON PAGUATIAN
MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE
CALOR
• Las transferencia de energía como calor siempre
•se produce del medio que tiene la
...
TRANSFERECIA DE CALOR
POR CONDUCCIÓN
CORRIENTE CALORÍFICA
hiel o
H 
Q
(J / s)
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LAS UNIDADES SI PARA CONDUCTIVIDAD
Caliente
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CONDUCCIÓN
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PERFIL DE TEMPERATURA
LEY DE FOURIER
Permite cuantificar la rapidez del flujo de calor
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q = - k A (dt/dx)
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LL
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COEFICIENTES DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
(W/M · K)
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CONDUCCIÓN
• La velocidad de conducción de calor a través de un medio
depende de la configuración geométrica de éste, su
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CONDUCCIÓN
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CONDUCCIÓN
• El calor es
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decreciente
• El área A de
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CONDUCCIÓN
 El mecanismo de
conducción del calor
en un líquido se
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de que las moléculas
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CONDUCCIÓN
 A diferencia de los
metales, los cuales son
buenos conductores de la
electricidad y el calor, los
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¿COMO INFLUYE LA TEMPERATURA Y LA
PRESIÓN EN LA CONDUCTIVIDAD
TÉRMICA?
o La conductividad térmica de los sólidos es mayor ...
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
EJEMPLO I.1. CONDUCCIÓN EN EL TECHO DE UNA
CASA
EJEMPLO. El techo de concreto de una casa mide 4 x 6 mts de 0.15 mts de es...
ANÁLISIS
La transferencia de calor sobre el techo de área A = 6 x 4 = 24 m2 es por conducción
(a) El calor transferido es:...
• Calcular la cantidad de calor que se
transmite, por unidad de tiempo a través de
una ventana de 2 m2, espesor: 0.05 m,
t...
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MECANÍSMOS DE TRANSFERENCAI DE CALOR-CONDUCCIÓN

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La transferencia de calor por conducción es la transferencia de energía de la partículas más energéticas de una sustancia hacia las adyacentes menos energéticas, como resultado de interacción entre esas partículas. La conducción puede tener lugar en los sólidos, líquidos y gases, siendo más eficiente en los sólidos ya que su estructura ordenada propicia que la velocidad de flujo de calor sea mejor, en los gases y líquidos la conducción se debe a las colisiones y difusión de las moléculas durante su movimiento aleatorio.

Publicado en: Ingeniería
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MECANÍSMOS DE TRANSFERENCAI DE CALOR-CONDUCCIÓN

  1. 1. MECANISMOS DE TRANSFERENECIA DE CALOR CONDUCCIÓN M.SC. EDISSON PAGUATIAN
  2. 2. MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR • Las transferencia de energía como calor siempre •se produce del medio que tiene la temperatura más elevada hacia el de temperatura más baja, y la transferencia de calor se detiene cuando los dos medios alcanzan la misma temperatura. •La T.C tiene dirección y magnitud • La razón de T.C por conducción en una dirección especifica es proporcional al gradiente de T°, el cual es la razón del cambio de la T° con respecto a la distancia.
  3. 3. TRANSFERECIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN
  4. 4. CORRIENTE CALORÍFICA hiel o H  Q (J / s) t La corriente calorífica H se define como la cantidad de calor Q transferida por unidad de tiempo t en la dirección de mayor temperatura a menor temperatura.
  5. 5. H = corriente calorífica (J/s) A = área superficial (m2) t = diferencia de temperatura L = grosor del material CONDUCTIVIDAD TÉRMICA t1 t2 t = t2 - t1 La conductividad térmica k de un material es una medida de su habilidad para conducir calor. k  QL AttLt H  Q  kAt Unidades  J s  m  C
  6. 6. LAS UNIDADES SI PARA CONDUCTIVIDAD Caliente e Frío k  QL Att Tomado literalmente, esto significa que para una longitud de 1 m de cobre cuya sección transversal es de 1 m2 y cuyos puntos finales diferir de la temperatura por 1 C0, el calor se llevará a cabo a un ritmo de 1 J / s. En unidades SI, por lo general mediciones pequeñas de longitud L y área A se deben convertir a metros y metros cuadrados, respectivamente, antes de sustituir en fórmulas.
  7. 7. CONDUCCIÓN La conducción es la transferencia de energía de las partículas más energéticas de una sustancia hacia las adyacentes menos energéticas, como resultado de interacciones entre esas partículas. La conducción puede tener lugar en sólidos, líquidos o gases. En los gases y líquidos la conducción se debe a las colisiones de las moléculas durante su movimiento aleatorio.
  8. 8. PERFIL DE TEMPERATURA
  9. 9. LEY DE FOURIER Permite cuantificar la rapidez del flujo de calor por conducción, y establece que: q = - k A (dt/dx) k: Conductividad térmica del material Sistema internacional: W/m °C Sistema ingles: Btu/h*pie*F , Kcal/h*m*C) A: área transversal al flujo (pie2); (m2) dt/dx : Gradiente de temperatura (°C/m) ; (F/pie)
  10. 10. BAJO CONDICIONES DE FLUJO ESTABLE. LL x  k T1 T2"  k T2 T1  Q dT  T2 T1 dx L Ya que L  k T Q"x xx A = Área  Q  Q" A  mk     W   metrok  Watt k
  11. 11. COEFICIENTES DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA (W/M · K) TABLA COMPARATIVA DE COEFICIENTES DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE ALGUNOS MATERIALES DE USO COMÚN.
  12. 12.   dx   dT  q  k  A T1 T2 A L  L  T  T  q  k  A  2 1  q
  13. 13. CONDUCCIÓN • La velocidad de conducción de calor a través de un medio depende de la configuración geométrica de éste, su espesor y el material de que esté hecho, así como la diferencia de temperatura a través de él. • La velocidad de conducción de calor a través de una capa plana es proporcional a la diferencia de temperatura a través de ésta y al área de transferencia de calor, pero es inversamente proporcional al espesor de esa capa.
  14. 14. CONDUCCIÓN k es la conductividad térmica del material, que es una medida de la capacidad de un material para conducir ecuación se calor. La llama la ecuación de Fourier de la conducción de calor.
  15. 15. CONDUCCIÓN • El calor es conducido en la dirección de la temperatura decreciente • El área A de transferencia de calor es perpendicular a la dirección de esa transferencia.
  16. 16. CONDUCCIÓN través de un espesor unitario del por unidad de material por diferencia deunidad de área temperatura. La conductividad térmica de un material es una medida de capacidad del material para conducir calor. Las moléculas que absorben el excedente de energía también adquirirán una mayor velocidad vibratoria y generarán más calor (energía potencial absorbe calor- <--> energía cinética -emite calor). (Nahle, 2006)  CONDUCTIVIDAD TÉRMICA La conductividadtérmica de un material se puede definir como la velocidad de transferencia de calor a
  17. 17. CONDUCCIÓN  El mecanismo de conducción del calor en un líquido se complica por el hecho de que las moléculas estánmás cercanas entresí y ejercen un campo de fuerzas intermoleculares más intenso. Las conductividades térmicas de los líquidos suelen encontrarse entre las de los sólidos y las e los gases.
  18. 18. CONDUCCIÓN  A diferencia de los metales, los cuales son buenos conductores de la electricidad y el calor, los sólidos cristalinos, como el diamante y los semiconductores como el silicio, son bueno del calor conductores conductores pero malos eléctrico. Como resultado, esos materiales encuentran un uso muy amplio en la industria electrónica.
  19. 19. ¿COMO INFLUYE LA TEMPERATURA Y LA PRESIÓN EN LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA? o La conductividad térmica de los sólidos es mayor que la de los líquidos, la que a su vez es mayor que la de gases. o La K para muchos líquidos decrece con el aumento de la temperatura. y vapores aumenta con elo La K para muchos gases aumento de la temperatura En cuanto a la presión: o la influencia de la presión en sólidos y líquidos es depreciable. o La influencia de la presión en gases es pequeña, excepto a vacios muy bajos.
  20. 20. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
  21. 21. EJEMPLO I.1. CONDUCCIÓN EN EL TECHO DE UNA CASA EJEMPLO. El techo de concreto de una casa mide 4 x 6 mts de 0.15 mts de espesor. La temperatura en el exterior es de 400C y en el interior es de 250C. La “k” del concreto es de 0.8 w/mk. (a) evalúe la razón de la transmisión de calor del techo. (b) El costo el dueño de la casa si se usa un aparato que mantiene esas condiciones del interior por 8 horas cuando la energía tiene un costo de $0.694 el Kw.hr. SOLUCIÓN. Para mantenerse las condiciones del interior de la casa hay que determinar la transferencia de calor por conducción en el techo para conocer el costo de refrigeración. SE ASUME. Temperaturas son constantes durante las 8hrs, se tienen condiciones estacionarias de operación y propiedades constantes. ESQUEMA. 6 m 250C 400C 4 m * 0.15 m
  22. 22. ANÁLISIS La transferencia de calor sobre el techo de área A = 6 x 4 = 24 m2 es por conducción (a) El calor transferido es: L 0.15m 0 2 (40  25) K  (0.8w)(24m )Q  kA T1 T2 1920w 1.92kw (b) La pérdida de calor en 8 hs y su costo es. Q*  Qt  (1.92kw)(8hs) 15.36kwh Costo  (15.36kwh)(0.694)  $10.66 La tarifa debe ser mucho mayor ya que no se consideran las pérdidas de calor a través de Las paredes
  23. 23. • Calcular la cantidad de calor que se transmite, por unidad de tiempo a través de una ventana de 2 m2, espesor: 0.05 m, temperatura inferior 200C, temperatura superior 5 0C, Kvidrio= 2,5 x 10-4 kcal/m.s.oc • Una lamina de hierro de 30 cm de espesor tiene una cara a -15 oC y la otra a 30 oC ¿Cuál es la velocidad de transferencia de calor a través de 0,2 m2? Considere que la conductividad térmica es la media para este material.
  24. 24. GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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