El documento describe la transmisión de calor por conducción en sólidos. Explica la ley de Fourier, la conductividad calorífica y el flujo de calor en estado estacionario y no estacionario para láminas, cilindros y sólidos semiinfinitos. Incluye ecuaciones para calcular la velocidad de flujo de calor y la distribución de temperaturas en estos casos.
Este documento describe la transferencia de calor por convección y la ley de enfriamiento de Newton. La convección implica el transporte de calor a través de un fluido entre zonas de diferentes temperaturas. La ley de Newton establece que la velocidad de cambio de temperatura de un cuerpo es proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y su entorno. El documento también explica el coeficiente de transferencia de calor y cómo se aplica la ley de Newton para modelar la transferencia de calor por convección.
Este documento presenta los conceptos clave de la transferencia de calor a través de la conducción, convección y radiación. Explica la conductividad térmica y cómo se transfiere el calor a través de los materiales. También cubre la tasa de radiación y cómo se calcula la potencia radiada desde una superficie caliente. Proporciona ejemplos numéricos para ilustrar los principios.
Este documento presenta un ejercicio sobre la transferencia de calor por conducción a través de una ventana de vidrio. Se pide calcular (a) la tasa de transferencia de calor en W, (b) la cantidad de calor transferida en kJ durante 5 horas, y (c) la cantidad de calor transferida si el espesor del vidrio fuera 1 cm en lugar de 0,5 cm. El documento explica cómo aplicar la ley de Fourier para resolver cada parte del ejercicio.
Este documento presenta información sobre diferentes temas relacionados con la transferencia de masa, incluyendo la ley de Fick, difusividad de gases, coeficientes de difusión, problemas de difusión en estado estacionario y equimolar, y aplicaciones de balance de materia. También cubre temas como difusión en líquidos y sólidos, así como modelos matemáticos para describir la difusión en medios porosos. Finalmente, propone una serie de problemas para aplicar los conceptos y ecuaciones presentados.
Esta presentación trae explicaciones de la primera ley, en forma resumida y aplicada a los balances de energía. Además, los conceptos de energía cinética, potencial e interna. Y vienen algunos problemas resueltos paso a paso, de balances de energía sin y con reacción química. Algunos de mayor complejidad que otros. Los extracté de diversas fuentes de internet pero traté de adaptarlos. Espero no ofender a nadie que haya elaborado estos ejercicios. Si es así, por favor, acepte mis disculpas. Esta presentación la utilicé con fines académicos, porque veo que son los ejercicios que más aportan al tema.
Este documento describe los fundamentos de la transferencia de masa en procesos industriales como la destilación, absorción, adsorción y secado. Explica conceptos clave como concentraciones, velocidades y flujos de masa en mezclas, y presenta las leyes que rigen el flujo difusivo y la ecuación de continuidad para sistemas con transferencia de masa. El objetivo es proporcionar una introducción a los mecanismos de transferencia de masa y sus aplicaciones en operaciones unitarias industriales.
Este documento presenta los métodos para calcular la transferencia de calor por convección y radiación. Describe los pasos para calcular el coeficiente de convección por convección natural y forzada, incluyendo el cálculo de números adimensionales como Nusselt, Grashoff y Prandtl. También explica cómo calcular la transferencia de calor por radiación para un crisol y metal fundido, así como factores y áreas de conversión comunes.
Este documento describe la transferencia de calor por convección y la ley de enfriamiento de Newton. La convección implica el transporte de calor a través de un fluido entre zonas de diferentes temperaturas. La ley de Newton establece que la velocidad de cambio de temperatura de un cuerpo es proporcional a la diferencia de temperatura entre el cuerpo y su entorno. El documento también explica el coeficiente de transferencia de calor y cómo se aplica la ley de Newton para modelar la transferencia de calor por convección.
Este documento presenta los conceptos clave de la transferencia de calor a través de la conducción, convección y radiación. Explica la conductividad térmica y cómo se transfiere el calor a través de los materiales. También cubre la tasa de radiación y cómo se calcula la potencia radiada desde una superficie caliente. Proporciona ejemplos numéricos para ilustrar los principios.
Este documento presenta un ejercicio sobre la transferencia de calor por conducción a través de una ventana de vidrio. Se pide calcular (a) la tasa de transferencia de calor en W, (b) la cantidad de calor transferida en kJ durante 5 horas, y (c) la cantidad de calor transferida si el espesor del vidrio fuera 1 cm en lugar de 0,5 cm. El documento explica cómo aplicar la ley de Fourier para resolver cada parte del ejercicio.
Este documento presenta información sobre diferentes temas relacionados con la transferencia de masa, incluyendo la ley de Fick, difusividad de gases, coeficientes de difusión, problemas de difusión en estado estacionario y equimolar, y aplicaciones de balance de materia. También cubre temas como difusión en líquidos y sólidos, así como modelos matemáticos para describir la difusión en medios porosos. Finalmente, propone una serie de problemas para aplicar los conceptos y ecuaciones presentados.
Esta presentación trae explicaciones de la primera ley, en forma resumida y aplicada a los balances de energía. Además, los conceptos de energía cinética, potencial e interna. Y vienen algunos problemas resueltos paso a paso, de balances de energía sin y con reacción química. Algunos de mayor complejidad que otros. Los extracté de diversas fuentes de internet pero traté de adaptarlos. Espero no ofender a nadie que haya elaborado estos ejercicios. Si es así, por favor, acepte mis disculpas. Esta presentación la utilicé con fines académicos, porque veo que son los ejercicios que más aportan al tema.
Este documento describe los fundamentos de la transferencia de masa en procesos industriales como la destilación, absorción, adsorción y secado. Explica conceptos clave como concentraciones, velocidades y flujos de masa en mezclas, y presenta las leyes que rigen el flujo difusivo y la ecuación de continuidad para sistemas con transferencia de masa. El objetivo es proporcionar una introducción a los mecanismos de transferencia de masa y sus aplicaciones en operaciones unitarias industriales.
Este documento presenta los métodos para calcular la transferencia de calor por convección y radiación. Describe los pasos para calcular el coeficiente de convección por convección natural y forzada, incluyendo el cálculo de números adimensionales como Nusselt, Grashoff y Prandtl. También explica cómo calcular la transferencia de calor por radiación para un crisol y metal fundido, así como factores y áreas de conversión comunes.
Este capítulo trata sobre las capacidades caloríficas de los gases. Define la capacidad calorífica a presión constante (cp) como la razón de cambio de la entalpía con respecto a la temperatura a presión constante. Define la capacidad calorífica a volumen constante (cv) como la razón de cambio de la energía interna con respecto a la temperatura a volumen constante. Explica las unidades, conversiones y dependencia de cp y cv con respecto a la presión y el volumen.
1) La conductividad térmica de los gases aumenta con la temperatura y la presión. Aumentando la temperatura a bajas presiones resulta en una mayor conductividad térmica, pero a altas presiones este efecto es contrario.
2) Existen varios métodos para predecir la conductividad térmica de gases puros y mezclas de gases a diferentes presiones y temperaturas, como los métodos de Cheng, Ely y Hanley, y correlaciones basadas en propiedades como la densidad y compresibilidad crítica.
3) La conductividad
The document contains solutions to math problems using Mathcad. Section 1 covers topics including: converting between Celsius and Fahrenheit, calculating pressure, force, work, energy, and cost analysis problems. Section 2 covers additional thermodynamics problems calculating things like internal energy, enthalpy, heat transfer, and phase changes.
Este documento introduce los procesos de transporte molecular como la transferencia de masa, momento lineal y energía térmica a través de fluidos y sólidos. Explica los procesos fundamentales de difusión molecular, incluyendo la ley de Fick, y presenta ejemplos como la evaporación y difusión. También cubre casos específicos como la difusión de gases y la difusión de una sustancia a través de otra inerte.
1) El documento describe un problema de termodinámica que involucra un gas ideal sometido a procesos politrópicos. 2) Se pide dibujar los procesos en un diagrama p-v y determinar las condiciones de presión, volumen y temperatura en el punto común del proceso adiabático y el proceso isotermo. 3) También se pide calcular el rendimiento del ciclo termodinámico descrito por el gas.
Este documento presenta los conceptos fundamentales de la ingeniería de reactores químicos. Explica cómo calcular la conversión de reacciones químicas en reactores batch y de flujo. Luego, describe las ecuaciones diferenciales, algebraica, de deducción e integrales para diseñar reactores CSTR, PFR y PBR. Finalmente, cubre cómo dimensionar reactores para alcanzar una conversión dada y cómo calcular el tiempo espacial para diferentes reacciones químicas en varios tipos de reactores.
Este documento presenta una introducción a los intercambiadores de calor. Explica que los intercambiadores de calor son esenciales en la industria y que existen diferentes tipos, desde los más simples hasta los más complejos. También describe los mecanismos básicos de transferencia de calor, incluyendo conducción, convección y radiación. Finalmente, señala que una selección inteligente de equipos de transferencia de calor requiere entender las teorías subyacentes y considerar factores mecánicos, de fabricación y
Equilibrio Quimico Fugacidad Coeficiente de Fugacidad y EcuacionesJAIRO ORDOÑEZ
El documento trata sobre el potencial químico en el equilibrio de fases. Explica que el potencial químico indica el desplazamiento espontáneo de la materia y que para alcanzar el equilibrio entre fases, los potenciales químicos de cada componente deben ser iguales en todas las fases. También presenta diferentes ecuaciones y correlaciones para calcular la fugacidad y el coeficiente de fugacidad en mezclas ideales y reales de gases y líquidos puros y en equilibrio.
Este documento presenta información sobre la conducción térmica. Explica que la conducción es la transferencia de energía entre partículas adyacentes debido a las interacciones. También define la conductividad térmica y discute cómo varía entre diferentes materiales como metales, cerámicas y vidrios. Finalmente, presenta ejemplos numéricos para calcular la tasa de transferencia de calor a través de diferentes materiales usando la ley de Fourier.
Este documento presenta los detalles de un experimento para medir la conductividad térmica del bronce mediante el calentamiento de una barra de bronce y la destilación subsiguiente de acetona. El experimento involucra calentar una barra de bronce aislada colocada sobre agua en un vaso de precipitados, lo que calienta un equipo de destilación colocado encima de la barra y conteniendo acetona. La acetona destilada se recoge en una probeta. Los resultados incluyen la medición del volumen de acetona destilada
Este documento presenta una colección de problemas propuestos y resueltos sobre la transmisión de calor por conducción, convección, radiación y mecanismos combinados. Incluye nueve problemas propuestos de diferentes tipos de transmisión de calor, así como las secciones de problemas resueltos correspondientes con detalles de cálculo. El documento está basado en versiones anteriores y cita varias referencias bibliográficas sobre fundamentos de la transferencia de calor.
El documento describe varias teorías y ecuaciones para calcular coeficientes de difusión en gases y líquidos. Para gases, se presenta la teoría de la esfera rígida y la ecuación de Chapman-Enskog. Para líquidos, las difusividades son más bajas debido a la mayor proximidad de las moléculas. Se mencionan las ecuaciones de Stokes-Einstein y Wilke-Chang para predecir difusividades en líquidos.
Este documento presenta una serie de problemas de termodinámica relacionados con fluidos, gases ideales y cambios de estado. En el problema 3.1 se pregunta si es posible transferir energía a un fluido incompresible en forma de trabajo y cómo cambia su energía interna al variar la presión. En el problema 3.2 se pide calcular la presión a la que debe comprimirse agua para que su densidad cambie en un 1%, dadas sus propiedades. En el problema 3.3 se pide derivar una expresión para la compresibilidad isotérmica consist
Este documento trata sobre la transferencia de masa interfacial entre dos fases fluidas. Explica que el soluto se transfiere a través de gradientes de concentración en cada fase y que en la interfase existe equilibrio. También describe los perfiles de concentración y diferentes consideraciones como la resistencia en cada fase y en la interfase. Finalmente, presenta modelos matemáticos para calcular la transferencia de masa usando coeficientes de película y concentraciones en la interfase.
Este documento define las aletas de enfriamiento y explica cómo aumentan la transferencia de calor. Las aletas son superficies que se adjuntan a otras superficies para aumentar el área de transferencia de calor mediante la conducción y la convección. Se describen varios tipos de aletas, como aletas rectas, anulares y de aguja. Finalmente, el documento explica cómo se usan las aletas en aplicaciones como radiadores, computadoras y bombas de agua para mejorar el enfriamiento.
Este informe de laboratorio describe un experimento para determinar el perfil de temperatura a lo largo de una barra metálica calentada. Se midió la temperatura en varios puntos de una barra de aluminio usando un termómetro infrarrojo, para ver cómo se distribuye el calor a lo largo de la barra. Los resultados se usaron para analizar los conceptos de conducción térmica y la capacidad de diferentes materiales para conducir el calor.
Calculo de h por Nusselt, Prandtl y Reynoldskevinomm
El documento discute la transferencia de energía por convección, un fenómeno complejo que involucra múltiples efectos. Explica que el análisis debe ser experimental y que las correlaciones entre números adimensionales pueden describir el fenómeno de manera empírica. Se mencionan ecuaciones que relacionan el número de Nusselt, Reynolds, Prandtl y la relación largo-diámetro, las cuales han sido obtenidas a través de observaciones experimentales.
Este documento explica cómo calcular las pérdidas de calor a través de una tubería que transporta un fluido caliente. Describe las ecuaciones para el flujo de calor en el interior, las paredes y el exterior de la tubería. Luego presenta un ejemplo práctico para calcular las pérdidas de calor de una tubería de acero que transporta agua caliente, usando un proceso iterativo para determinar la temperatura exterior de la tubería y la cantidad de calor perdido.
El documento presenta cuatro tablas que proporcionan información sobre unidades y conversiones, propiedades del agua, propiedades del aire y propiedades de la atmósfera estándar. La tabla 1 lista unidades comunes de medición y factores de conversión entre el sistema inglés y el sistema internacional. Las tablas 2-4 proporcionan valores para propiedades como densidad, viscosidad, tensión superficial y presión de vapor para diferentes sustancias y condiciones.
El documento presenta información sobre diferentes tipos de bombas, operaciones unitarias, número de Reynolds, flujo laminar y turbulento, Clostridium botulinum, y la reacción de Maillard. Explica que las bombas se clasifican según su principio de funcionamiento en bombas de desplazamiento positivo y bombas rotodinámicas. También describe brevemente bombas de émbolo, centrífugas e impelentes. Además, define flujo laminar, transicional y turbulento, y presenta detalles sobre Clostridium botulinum
El documento describe las electroválvulas, que son actuadores eléctricos que controlan el flujo de fluidos como agua o gas. Explica que tienen un solenoide o electroimán que abre o cierra el paso del fluido cuando recibe una señal eléctrica. También clasifica las electroválvulas según su tensión de trabajo, tamaño, número de puertos y posiciones, y da ejemplos comunes de su uso como en riego automático o detección de fugas.
Este capítulo trata sobre las capacidades caloríficas de los gases. Define la capacidad calorífica a presión constante (cp) como la razón de cambio de la entalpía con respecto a la temperatura a presión constante. Define la capacidad calorífica a volumen constante (cv) como la razón de cambio de la energía interna con respecto a la temperatura a volumen constante. Explica las unidades, conversiones y dependencia de cp y cv con respecto a la presión y el volumen.
1) La conductividad térmica de los gases aumenta con la temperatura y la presión. Aumentando la temperatura a bajas presiones resulta en una mayor conductividad térmica, pero a altas presiones este efecto es contrario.
2) Existen varios métodos para predecir la conductividad térmica de gases puros y mezclas de gases a diferentes presiones y temperaturas, como los métodos de Cheng, Ely y Hanley, y correlaciones basadas en propiedades como la densidad y compresibilidad crítica.
3) La conductividad
The document contains solutions to math problems using Mathcad. Section 1 covers topics including: converting between Celsius and Fahrenheit, calculating pressure, force, work, energy, and cost analysis problems. Section 2 covers additional thermodynamics problems calculating things like internal energy, enthalpy, heat transfer, and phase changes.
Este documento introduce los procesos de transporte molecular como la transferencia de masa, momento lineal y energía térmica a través de fluidos y sólidos. Explica los procesos fundamentales de difusión molecular, incluyendo la ley de Fick, y presenta ejemplos como la evaporación y difusión. También cubre casos específicos como la difusión de gases y la difusión de una sustancia a través de otra inerte.
1) El documento describe un problema de termodinámica que involucra un gas ideal sometido a procesos politrópicos. 2) Se pide dibujar los procesos en un diagrama p-v y determinar las condiciones de presión, volumen y temperatura en el punto común del proceso adiabático y el proceso isotermo. 3) También se pide calcular el rendimiento del ciclo termodinámico descrito por el gas.
Este documento presenta los conceptos fundamentales de la ingeniería de reactores químicos. Explica cómo calcular la conversión de reacciones químicas en reactores batch y de flujo. Luego, describe las ecuaciones diferenciales, algebraica, de deducción e integrales para diseñar reactores CSTR, PFR y PBR. Finalmente, cubre cómo dimensionar reactores para alcanzar una conversión dada y cómo calcular el tiempo espacial para diferentes reacciones químicas en varios tipos de reactores.
Este documento presenta una introducción a los intercambiadores de calor. Explica que los intercambiadores de calor son esenciales en la industria y que existen diferentes tipos, desde los más simples hasta los más complejos. También describe los mecanismos básicos de transferencia de calor, incluyendo conducción, convección y radiación. Finalmente, señala que una selección inteligente de equipos de transferencia de calor requiere entender las teorías subyacentes y considerar factores mecánicos, de fabricación y
Equilibrio Quimico Fugacidad Coeficiente de Fugacidad y EcuacionesJAIRO ORDOÑEZ
El documento trata sobre el potencial químico en el equilibrio de fases. Explica que el potencial químico indica el desplazamiento espontáneo de la materia y que para alcanzar el equilibrio entre fases, los potenciales químicos de cada componente deben ser iguales en todas las fases. También presenta diferentes ecuaciones y correlaciones para calcular la fugacidad y el coeficiente de fugacidad en mezclas ideales y reales de gases y líquidos puros y en equilibrio.
Este documento presenta información sobre la conducción térmica. Explica que la conducción es la transferencia de energía entre partículas adyacentes debido a las interacciones. También define la conductividad térmica y discute cómo varía entre diferentes materiales como metales, cerámicas y vidrios. Finalmente, presenta ejemplos numéricos para calcular la tasa de transferencia de calor a través de diferentes materiales usando la ley de Fourier.
Este documento presenta los detalles de un experimento para medir la conductividad térmica del bronce mediante el calentamiento de una barra de bronce y la destilación subsiguiente de acetona. El experimento involucra calentar una barra de bronce aislada colocada sobre agua en un vaso de precipitados, lo que calienta un equipo de destilación colocado encima de la barra y conteniendo acetona. La acetona destilada se recoge en una probeta. Los resultados incluyen la medición del volumen de acetona destilada
Este documento presenta una colección de problemas propuestos y resueltos sobre la transmisión de calor por conducción, convección, radiación y mecanismos combinados. Incluye nueve problemas propuestos de diferentes tipos de transmisión de calor, así como las secciones de problemas resueltos correspondientes con detalles de cálculo. El documento está basado en versiones anteriores y cita varias referencias bibliográficas sobre fundamentos de la transferencia de calor.
El documento describe varias teorías y ecuaciones para calcular coeficientes de difusión en gases y líquidos. Para gases, se presenta la teoría de la esfera rígida y la ecuación de Chapman-Enskog. Para líquidos, las difusividades son más bajas debido a la mayor proximidad de las moléculas. Se mencionan las ecuaciones de Stokes-Einstein y Wilke-Chang para predecir difusividades en líquidos.
Este documento presenta una serie de problemas de termodinámica relacionados con fluidos, gases ideales y cambios de estado. En el problema 3.1 se pregunta si es posible transferir energía a un fluido incompresible en forma de trabajo y cómo cambia su energía interna al variar la presión. En el problema 3.2 se pide calcular la presión a la que debe comprimirse agua para que su densidad cambie en un 1%, dadas sus propiedades. En el problema 3.3 se pide derivar una expresión para la compresibilidad isotérmica consist
Este documento trata sobre la transferencia de masa interfacial entre dos fases fluidas. Explica que el soluto se transfiere a través de gradientes de concentración en cada fase y que en la interfase existe equilibrio. También describe los perfiles de concentración y diferentes consideraciones como la resistencia en cada fase y en la interfase. Finalmente, presenta modelos matemáticos para calcular la transferencia de masa usando coeficientes de película y concentraciones en la interfase.
Este documento define las aletas de enfriamiento y explica cómo aumentan la transferencia de calor. Las aletas son superficies que se adjuntan a otras superficies para aumentar el área de transferencia de calor mediante la conducción y la convección. Se describen varios tipos de aletas, como aletas rectas, anulares y de aguja. Finalmente, el documento explica cómo se usan las aletas en aplicaciones como radiadores, computadoras y bombas de agua para mejorar el enfriamiento.
Este informe de laboratorio describe un experimento para determinar el perfil de temperatura a lo largo de una barra metálica calentada. Se midió la temperatura en varios puntos de una barra de aluminio usando un termómetro infrarrojo, para ver cómo se distribuye el calor a lo largo de la barra. Los resultados se usaron para analizar los conceptos de conducción térmica y la capacidad de diferentes materiales para conducir el calor.
Calculo de h por Nusselt, Prandtl y Reynoldskevinomm
El documento discute la transferencia de energía por convección, un fenómeno complejo que involucra múltiples efectos. Explica que el análisis debe ser experimental y que las correlaciones entre números adimensionales pueden describir el fenómeno de manera empírica. Se mencionan ecuaciones que relacionan el número de Nusselt, Reynolds, Prandtl y la relación largo-diámetro, las cuales han sido obtenidas a través de observaciones experimentales.
Este documento explica cómo calcular las pérdidas de calor a través de una tubería que transporta un fluido caliente. Describe las ecuaciones para el flujo de calor en el interior, las paredes y el exterior de la tubería. Luego presenta un ejemplo práctico para calcular las pérdidas de calor de una tubería de acero que transporta agua caliente, usando un proceso iterativo para determinar la temperatura exterior de la tubería y la cantidad de calor perdido.
El documento presenta cuatro tablas que proporcionan información sobre unidades y conversiones, propiedades del agua, propiedades del aire y propiedades de la atmósfera estándar. La tabla 1 lista unidades comunes de medición y factores de conversión entre el sistema inglés y el sistema internacional. Las tablas 2-4 proporcionan valores para propiedades como densidad, viscosidad, tensión superficial y presión de vapor para diferentes sustancias y condiciones.
El documento presenta información sobre diferentes tipos de bombas, operaciones unitarias, número de Reynolds, flujo laminar y turbulento, Clostridium botulinum, y la reacción de Maillard. Explica que las bombas se clasifican según su principio de funcionamiento en bombas de desplazamiento positivo y bombas rotodinámicas. También describe brevemente bombas de émbolo, centrífugas e impelentes. Además, define flujo laminar, transicional y turbulento, y presenta detalles sobre Clostridium botulinum
El documento describe las electroválvulas, que son actuadores eléctricos que controlan el flujo de fluidos como agua o gas. Explica que tienen un solenoide o electroimán que abre o cierra el paso del fluido cuando recibe una señal eléctrica. También clasifica las electroválvulas según su tensión de trabajo, tamaño, número de puertos y posiciones, y da ejemplos comunes de su uso como en riego automático o detección de fugas.
El documento describe las tres formas en que el calor se puede transmitir: 1) por conducción a través de los sólidos, 2) por convección a través de los líquidos y gases, y 3) por radiación a través de ondas electromagnéticas. También discute conceptos como la conductividad térmica, buenos y malos conductores, y ejemplos de cada forma de transmisión del calor.
La transferencia de calor ocurre cuando un cuerpo con mayor temperatura transfiere energía a un cuerpo con menor temperatura. El calor se puede transferir por tres métodos: conducción (transferencia de calor a través de colisiones moleculares), convección (transferencia de calor a través del movimiento de fluidos) y radiación (transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas). La capacidad de un material para conducir calor se mide a través de su conductividad térmica, mientras que la capacidad de un cuerpo para absorber o emitir radi
La transferencia de calor ocurre a través de la conducción, convección y radiación. La conducción implica la transferencia de calor a través de un objeto sólido, la convección implica el intercambio de moléculas calientes y frías en líquidos y gases, y la radiación implica la transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas como las infrarrojas. Estos tres mecanismos pueden ocurrir simultáneamente pero generalmente uno predomina dependiendo del material y las condiciones.
Este documento presenta varios ejemplos de sistemas de control de lazo abierto, incluyendo la regulación del volumen de un tanque, un amplificador de sonido, artefactos de cocina como hornos microondas y lavadoras, y el control de temperatura de un tanque y un horno eléctrico. También menciona sistemas como semáforos, encendedores y su funcionamiento basado en la entrada sin considerar la salida.
Este documento describe los diferentes tipos de radiación y transferencia de calor. Explica que la radiación consiste en la propagación de energía a través de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas. Describe específicamente la radiación ultravioleta, gamma, alfa y beta, y cómo cada una se origina y se comporta. También explica los tres métodos de transferencia de calor: convección, conducción y radiación, describiendo los mecanismos de cada uno.
Este documento compara los sistemas de control de lazo abierto y cerrado. Explica que los sistemas de lazo abierto no tienen retroalimentación de la señal de salida a la entrada, mientras que los sistemas de lazo cerrado sí tienen esta retroalimentación. También proporciona ejemplos de cada tipo de sistema y señala que los sistemas de lazo cerrado son más precisos y estables ante perturbaciones.
El documento trata sobre la transferencia de calor por conducción, convección y radiación. Explica que la conducción ocurre cuando hay un gradiente de temperatura en un medio sólido, mientras que la convección implica el movimiento de un fluido debido a diferencias de densidad causadas por la temperatura. También cubre conceptos como los números de Nusselt, Reynolds y Prandtl, y cómo se puede estimar el coeficiente de transferencia de calor.
Este documento trata sobre la transferencia de calor y sus aplicaciones en procesos de ingeniería. Explica los tres mecanismos por los cuales el calor puede fluir: conducción, convección y radiación. Describe la conducción como el flujo de calor a través de un material sin movimiento observable de materia, la convección como el transporte de calor por un fluido en movimiento, y la radiación como la transferencia de energía a través de ondas electromagnéticas. El documento también cubre las leyes que rigen estos procesos y sus usos en
Las aletas de transferencia de calor son sólidos que aceleran el enfriamiento de una superficie al conducir calor a lo largo de su geometría y transmitirlo por convección a su entorno. Existen diferentes tipos de aletas como longitudinales, radiales y en forma de agujas. La eficiencia de una aleta depende de factores como su longitud, espesor, material y coeficiente de convección y mide qué fracción del calor máximo que podría transferir realmente transfiere.
1. La distribución de temperatura en una pared se determina resolviendo la ecuación de calor con las condiciones de frontera apropiadas.
2. Para condiciones de estado estable sin fuente o sumidero de energía dentro de la pared, la forma apropiada de la ecuación de calor es para la conducción unidimensional.
3. Bajo estas condiciones, el flujo de calor es constante e independiente de la posición a lo largo de la pared.
El documento describe un experimento para medir la transferencia de calor a través de una barra metálica. Se coloca la barra entre una fuente de calor y un aislante, y se miden las temperaturas en diferentes puntos y tiempos hasta alcanzar el equilibrio térmico. Esto permite calcular la densidad de flujo de calor, la conductividad térmica del material, y graficar la temperatura en función del tiempo. Los resultados obtenidos concuerdan con la teoría de la conducción de calor.
Conduccion unidimensional estado estacionarioMiguel Fernando
1) El documento describe los conceptos fundamentales de la transferencia de calor por conducción unidimensional y multidimensional, incluyendo la ecuación de calor y la ley de Fourier. 2) Explica cómo resolver la ecuación de calor para determinar la distribución de temperaturas en paredes planas, cilíndricas y esféricas. 3) Introduce el concepto de resistencia térmica y cómo se puede utilizar para analizar sistemas compuestos.
Guía teórico práctica de la transmisión del calor en sistemas unidimensionalesFrancisco Vargas
fundamentos teóricos y ejercicios modelos sobre el comportamiento de la trasmisión del calor estudiado a través de los tipos de calores y resistencias térmicas.
Mecanismos básicos para la transferencia del calorFrancisco Vargas
Deducciones teóricas de los mecanismos de la transferencia de calor unidimencional. Sistemas termo-eléctricos, resistencias térmicas conductivas y convectivas, Problemas resueltos.
Este documento describe los conceptos fundamentales de la conducción estacionaria unidimensional de calor. Explica la ley de Fourier y cómo se puede usar para calcular el flujo de calor a través de sistemas planos, cilíndricos y esféricos de una o más capas. También introduce conceptos como la resistencia térmica y el coeficiente global de transferencia de calor, y proporciona ejemplos numéricos para ilustrar los métodos.
Este documento trata sobre la transferencia de calor por conducción en sistemas unidimensionales. Explica la ley de Fourier y cómo se puede usar para calcular el flujo de calor a través de placas planas, paredes multicapas, cilindros y esferas. También introduce conceptos como la resistencia térmica y el coeficiente global de transferencia de calor, y proporciona ejemplos numéricos para ilustrar los cálculos.
Este documento presenta los resultados de un experimento para determinar el coeficiente de transferencia de calor por convección (h). Los estudiantes calentaron una barra de bronce y midieron las temperaturas para calcular el flujo de calor por conducción a la barra y luego h. Calculan valores de h de 588 W/(m2°C) para la convección y de 20-300 W/(m2°C) según la literatura. Concluyen que el alto valor de h se debió al ambiente semi-cerrado.
La conducción es el mecanismo de transferencia de calor entre partículas adyacentes en los tres estados de la materia debido a las colisiones y vibraciones entre moléculas. La ley de Fourier establece que el flujo de calor por conducción es proporcional al gradiente de temperatura. La conducción en sólidos, líquidos y gases ocurre a nivel molecular, mientras que en sólidos conductores también involucra electrones libres.
El documento describe las aletas de transferencia de calor, incluyendo su definición como superficies que transfieren calor por conducción a lo largo de su geometría y por convección con su entorno. Explica que las aletas se usan para mejorar la transferencia de calor cuando el coeficiente de convección es bajo, aumentando el área de superficie. También resume los tipos comunes de aletas, sus materiales, efectividad, eficiencia y aplicaciones como en radiadores, refrigeradores y motores.
El documento describe la transferencia de calor transitoria en sólidos. Explica que la temperatura de un cuerpo varía con el tiempo y la posición. Luego, analiza sistemas concentrados donde la temperatura se mantiene uniforme, y presenta ecuaciones para describir cómo cambia la temperatura de un cuerpo con el tiempo. Finalmente, analiza la conducción de calor transitoria unidimensional en paredes planas, cilindros y esferas.
1) El documento describe el análisis de la transferencia de calor en sistemas con variación espacial y temporal de la temperatura, considerando casos unidimensionales y multidimensionales.
2) Se analizan sistemas concentrados donde la temperatura se considera uniforme en todo momento, y se presenta la ecuación que describe el cambio de temperatura con el tiempo.
3) También se estudia la conducción transitoria unidimensional de calor en paredes planas, cilindros y esferas, obteniendo soluciones analíticas en términ
Este documento describe un experimento para determinar la constante de conductividad térmica de tres metales (cobre, bronce y aluminio) de forma experimental y comparar los resultados con los valores establecidos. Se explica la teoría de la conducción térmica, el equipo y materiales utilizados, el procedimiento experimental que incluyó aislar los tubos metálicos y medir las temperaturas, y los cálculos realizados usando la ley de Fourier para obtener la constante de conductividad térmica. Los resultados coincidieron con los valores de tabla excepto para
Este documento trata sobre superficies con aletas. Explica que las aletas se usan para aumentar el área de superficie y mejorar la transferencia de calor cuando el coeficiente de convección es bajo. Describe los tipos de aletas como rectangulares, triangulares y circulares, y analiza modelos matemáticos para calcular la transferencia de calor en diferentes configuraciones de aletas. También define la efectividad y eficiencia de las aletas.
Este documento describe los tres mecanismos principales de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. La conducción ocurre a través de la interacción de partículas adyacentes, la convección involucra el movimiento de fluidos, y la radiación no requiere un medio y viaja a la velocidad de la luz. Se explican las leyes de Fourier, Newton y Stefan-Boltzmann que rigen estos procesos de transferencia de calor. También se proporcionan ejemplos de la variación de la conductividad térmica y la
Este documento trata sobre la conducción de calor en régimen transitorio. Explica conceptos como el número de Biot y aplicaciones de sistemas concentrados. Presenta el análisis de un termopar esférico y discute modelos matemáticos de conducción unidimensional. También cubre temas como la conducción en sólidos semiinfinitos y el contacto entre sólidos, resolviendo ejercicios numéricos como ejemplos.
Este documento describe el análisis de la transferencia de calor en sistemas transitorios unidimensionales y multidimensionales. Explica cómo la temperatura de un cuerpo varía con el tiempo y la posición, y cómo se puede modelar este comportamiento mediante ecuaciones diferenciales. También presenta soluciones analíticas para configuraciones geométricas como paredes planas, cilindros y esferas, usando series de Fourier.
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1. -114300476254781550-28575UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO<br />FACULTAD DE CIENCIA E INGENIERÍA EN ALIMENTOS<br />INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL<br />TRANSMISION DE CALOR POR CONDUCCIÓN EN SÓLIDOS<br />La conducción se comprende fácilmente considerando el flujo de calor en sólidos homogéneos isotrópicos, debido a que en este caso no hay convección y el efecto de la radiación es despreciable excepto que el sólido sea translúcido a las ondas electromagnéticas. <br />Isotrópico: Un ejemplo sencillo, se asume al espacio isotrópico, es decir, medir un metro hacia arriba, es lo mismo que medirlo de lado, diagonal, etc. Un ejemplo en donde no se cumple la isotropía, si se tiene un material, y es más difícil estirarlo de izquierda a derecha que de arriba a abajo. Pues se dice que dicha propiedad de estirarlo (rigidez) es anisotrópica.<br />Ley de Fourier. La relación básica del flujo de calor por conducción es la proporcionalidad existente entre la velocidad de flujo de calor a través de una superficie isotérmica y el gradiente de temperatura existente en dicha superficie. Esta generalización, que es aplicable a cualquier lugar del cuerpo y en cualquier instante, recibe el nombre de ley de Fourier3, y puede expresarse en esta forma:<br />La temperatura puede variar tanto con la localización como con el tiempo. El signo negativo refleja el hecho físico de que el flujo de calor se produce de mayor a menor temperatura, de forma que el signo del gradiente es contrario al del flujo de calor.<br />Aunque la Ecuación (10.1) se aplica específicamente a través de una superficie isotérmica, se puede demostrar que la misma ecuación es utilizable para el flujo de calor a través de una superficie cualquiera, no necesariamente isotérmica, con tal de que el área A sea el área de la superficie, y la longitud del camino esté medida en dirección normal a la superficie. Esta extensión de la ley de Fourier es de gran importancia para el estudio de los flujos bi y tridimensionales, donde los flujos de calor siguen líneas curvas en vez de rectas. <br />En la Figura 10.1, que representa la pared plana de un horno, se muestra un ejemplo de flujo unidimensional de calor. La pared está inicialmente a 80 “F, que corresponde a la temperatura de equilibrio con el aire. La distribución de temperatura en la pared está representada por la línea 1. A la temperatura de equilibrio, T es independiente del tiempo y de la posición. Supongamos ahora que una de las caras de la pared se expone bruscamente al gas de un horno que está a la temperatura de 1200 “F. Admitiendo que la resistencia al flujo de calor entre el gas y la pared es despreciable, la temperatura de la cara de la pared que está en contacto con el gas sube bruscamente a 1200 “F, y comienza el flujo de calor. Al cabo de un cierto tiempo, la distribución de temperatura puede representarse por una línea como la curva II. En ese instante, la temperatura a una determinada distancia, por ejemplo, la del punto C, está aumentando, y T depende del tiempo y de la localización. El proceso se denomina conducción en estado no estacionario, y la Ecuación (10.1) es aplicable a cada punto de la lámina en cada instante. Finalmente, si la pared se mantiene en contacto con el gas caliente y el aire frio durante un tiempo suficientemente grande, se obtiene la distribución de temperatura representada por la línea III, y dicha distribución permanecerá inalterable a lo largo del tiempo. La conducción que tiene lugar con una distribución constante de temperatura recibe el nombre de conducción en estado estacionario. En el estado estacionario, T es una función exclusiva de la posición, y la velocidad de flujo de calor en un punto cualquiera es constante. Para el flujo estacionario unidimensional, la Ecuación (10.1) puede escribirse en esta forma<br />Conductividad calorífica. La constante de proporcionalidad k es una propiedad de la sustancia que se denomina conductividad calorífica, <br />En la Ecuación (10.2), q/A es la velocidad de flujo de calor por unidad de área, dT/dn es el gradiente de temperatura y k es el factor de proporcionalidad. En unidades de ingeniería q se mide en Btu/h o watios y dT/dn en “Ffpies o en T/m. Las unidades de k son Btu/pie’-h-(“F/píes), o sea Btu/píes-h-“F.<br />La ley de Fourier establece que k es independiente del gradiente de temperatura, pero no tiene necesariamente por qué serlo de la temperatura en sí. La experiencia confirma la independencia de k en un amplio intervalo de gradientes de temperatura, excepto para sólidos, donde la radiación entre las partículas, que no sigue una ley lineal con la temperatura, es responsable de una parte importante del flujo total de calor. Por otra parte, k es una función de la temperatura, pero la variación es relativamente pequeña, de forma que, para pequeños intervalos de temperatura, k puede considerarse constante. Para intervalos de temperatura mayores, la conductividad calorífica varía linealmente con la temperatura, de acuerdo con la ecuación<br />Siendo a y b constantes empíricas. La línea III de la Figura 10.1 corresponde a un sólido de k constante cuando b = 0. Si k varia con la temperatura la línea presenta una cierta curvatura.<br />Las conductividades caloríficas varían en un amplio intervalo; son muy elevadas para los metales y muy bajas para materiales finamente pulverizados de los que se ha extraído el aire<br />CONDUCCION EN ESTADO ESTACIONARIO<br />Como caso más sencillo de conducción en estado estacionario, consideremos una lámina plana como la de la Figura 10.1. Supóngase que k es independiente de la temperatura y que el área de la pared es muy grande en comparación con su espesor, de forma que las pérdidas de calor por los bordes sean despreciables. Las superficies exteriores de la lámina son isotérmicas y perpendiculares al plano de la ilustración. Puesto que la conducción tiene lugar en estado estacionario, no hay acumulación ni vaciamiento de calor en el interior de la lámina, y q permanece constante a lo largo del camino que sigue el flujo de calor. Si x es la distancia medida desde el lado caliente, la Ecuación (10.2) puede escribirse así<br />Siendo x2 - x1 = B, el espesor de la lámina, y Tl - T2 = AT, la caída de temperatura a través de la lámina.<br />Cuando la conductividad calorífica varía linealmente con la temperatura según la Ecuación (10.3), la Ecuación (10.5) es rigurosamente aplicable utilizando en vez de k un valor medio E, que se puede obtener tomando la media aritmética de los valores individuales de k para las temperaturas de las dos superficies, Tl y T,, o bien calculando la media aritmética de las temperaturas y evaluando k a dicha temperatura media.<br />Donde R es la resistencia térmica del sólido entre los puntos 1 y 2. La Ecuación (10.6) es un caso particular del principio general de velocidad, según el cual una velocidad es igual al cociente entre una fuerza impulsora y una resistencia.<br /> Ejemplo 10.1. Una capa de corcho pulverizado de 6 pulg (152 mm) se utiliza como aislamiento térmico de una pared plana. La temperatura del lado frío del corcho es 40 “F (4,4 “C) y la del lado caliente es 180 “F (82,2 “C). La conductividad calorífica del corcho a 32 “F (0 “C) es 0,021 Btu/pies-h-“F (0,036 W/mX), y a 200 “F (93,3 “C) es 0,032 (0,055). El área de la pared es 25 pie’ (2,32 m’). ¿Cuál es la velocidad de flujo de calor a través de la pared, en Btu/h (watios)?<br />RESISTENCIAS COMPUESTAS EN SERIE<br />Para resolver casos de pared plana con varias capas se requiere calcular:<br />ΔT total = ∑ΔTi que es la caída total de la temperatura a través de las capas.<br />q= ΔT/R<br />Donde: <br />R= resistencia térmica entre 2 puntos.<br />q= velocidad <br />ΔT= fuerza impulsora<br />El inverso de la resistencia es la conductancia= B/kA (A= área; k= conductividad del material; B= espesor de la capa)<br />Por lo tanto:<br />ΔTi= q B/kA para cada capa.<br /> Velocidad= caída de la temperatura/ resistencia<br />Flujo eléctrico: la velocidad dado en amperios (voltios/ohmios)<br />La velocidad de flujo de calor a través de varias resistencias en serie es evidentemente análoga a la intensidad de corriente que circula por un circuito con varias resistencias en serie.<br />Flujo de calor a través de cilindros<br />q=- k ΔT/Δr 2πrL<br />Donde: <br />Δr= es la diferencia entre el radio externo y el radio interno del cilindro<br />2πrL= área perpendicular al flujo de calor <br />Al aplicar las integrales de la ecuación, queda de la siguiente manera:<br />ln ro – ln ri = 2πLk/q (Ti – To)<br />q= k(2πL) (Ti – To) / ln(ro/ri)<br />CONDUCCIÓN DE CALOR EN ESTADO NO ESTACIONARIO<br />Se estudiará la ecuación diferencial entre derivadas parciales para el flujo unidimensional de calor. Se admite en todos los casos que K es independiente de la temperatura.<br />Ecuación para la conducción unidimensional:<br />10814052240280Ilustración 1 Conducción no térmica en una lámina0Ilustración SEQ Ilustración ARABIC 1 Conducción no térmica en una lámina1080135topConsideremos la lámina sólida de la Fig. 1 observando sobre la delgada lámina de espesor ɗ x situada a una distancia x de la cara caliente de la misma. En un determinado tiempo la gradiente de temperatura a la distancia x, es ɗT/ɗx y la cantidad de calo que entra en un intervalo de tiempo dt es – KA(ɗT/ɗxy), siendo A la área de la lámina situada a la distancia x, perpendicularmente al flujo de calor y K la conductividad calórica del sólido. El gradiente a la distancia x + ɗx es ligeramente mayor que la distancia x; se representa mediante la ecuación: <br />22917154508500La acumulación de calor en la lámina provoca aumento de temperatura de la misma. Si el calor específico y la densidad de la lámina Cp y ƿ, respectivamente, la acumulación es igual al producto de la masa. Aplicando un balance de calor:<br />1537335topLa difusividad térmica del sólido: es una propiedad del material; sus dimensiones es área /tiempo. <br />En la conducción en estado no estacionario se puede analizar formas geométricas sencilla como por ejemplo: una lámina infinita, un cilindro de longitud infinita y una esfera; el cual se expresa en la siguiente ecuación:<br />Siendo:<br />Ts= temperatura media constante de la superficie de la lámina<br />Tɑ= temperatura inicial de la lámina<br />Tb= Temperatura media de la lámina en el instante<br />NFɑ= número de Fourier<br />ɑ= Difusividad Térmica<br />tT= Tiempo de calentamiento o enfriamiento<br />s= Semiespesor de la lámina<br />ɑ= (∏/2)2<br />Para la variación de temperatura no conseguida y para aquellos casos en los que la resistencia térmica de la superficie es suficientemente grande para provocar variaciones en su temperatura.<br />15297153957955Ilustración 2 Temperaturas medias durante el calentamiento o enfriamiento, en estado no estacionario, de una lámina grande , un cilindro de longitud infinita o una esfera0Ilustración SEQ Ilustración ARABIC 2 Temperaturas medias durante el calentamiento o enfriamiento, en estado no estacionario, de una lámina grande , un cilindro de longitud infinita o una esfera1527810topEn cambio para aquellas temperaturas en sólidos heterogéneos de forma compleja se obtiene mediante analogías hidráulicas o eléctricas, o bien utilizando métodos para el cálculo numérico.<br />Se desea conocer la cantidad total de calor QT que se transmite al sólido en el tiempo tT a través de la unidad de superficie. Para la temperatura media; el calor que se necesita para aumentar la temperatura de una unidad de masa de sólido desde Tɑ hasta Tb es Cp.<br />Ecuación para un cilindro de longitud infinita se da de la siguiente manera:<br />Sólido semiinfinito: al calentarse o enfriarse los sólidos las variaciones de temperatura del material se produce en la región inmediata de la superficie. Por ejemplo: en una pared muy gruesa de una chimenea, que inicialmente está totalmente llena de temperatura uniforme Ta. Si la superficie interior de la pared se calienta bruscamente manteniéndola a una temperatura elevada Ts , por ejemplo el paso de los gases de combustión por la chimenea, la temperatura de la pared variará con el tiempo:<br />Muy rápidamente junto a la superficie caliente, más lentamente a medida que aumenta la distancia desde la superficie. <br />Si la pared es muy gruesa, aun al cabo de un tiempo relativamente grande, no se producirá una variación estimable de la temperatura de la superficie exterior.<br />En estas condiciones se puede considerar que el calor penetra en un sólido de espesor prácticamente infinito; en la ilustración 3 se representa los perfiles de temperatura en una pared de este tipo, para distintos tiempos después de la exposición, mientras que la temperatura de los puntos inferiores varía progresivamente a medida que transcurre el punto.<br />Ilustración SEQ Ilustración ARABIC 3 Distribución de temperatura durante el calentamiento en estado no estacionario de un sólido semisólido<br />Ecuación para sólido semiinfinito representado por la temperatura de un punto cualquiera situado a una distancia x de la superficie caliente:<br />Siendo:<br />43434063500 : un número sin dimensiones<br />ɑ= Difusividad térmica<br />x: distancia a la superficie<br />t= tiempo contacto a partir del momento en que se modifica la temperatura de la superficie<br />152971568326000A la ecuación anterior se la conoce con el nombre de integral de error de Gauss o integral de probabilidad. Que se representa así mismo en la ilustración 4.<br />6248402479040Ilustración 4 Calentamiento o enfriamiento, en estado no estacionario, de un sólido semiinfinito00Ilustración SEQ Ilustración ARABIC 4 Calentamiento o enfriamiento, en estado no estacionario, de un sólido semiinfinitoLa ecuación nos indica que en un tiempo cualquiera después que se ha modificado la temperatura de la superficie se producirá alguna variación en todos los puntos del sólido por muy alejados que estén de la superficie caliente, sin embargo la variación real que tiene lugar en los en los puntos distantes es muy pequeña y puede despreciarse. Más allá de una cierta distancia de la superficie caliente no penetra la suficiente cantidad de calor para modificar la temperatura en una forma apreciable. Esta distancia de penetración Xp se define arbitrariamente como la distancia desde la superficie para la cual la variación de temperatura es el 1 por 100 de la variación inicial que sufre la temperatura de la superficie.<br />Es decir:<br />2127885519430(T -T ɑ)/(Ts - Tɑ)= 0,01 o bien (T -T ɑ)/(Ts - Tɑ)=0,99;y la probabilidad alcanza 0,99 cuando Z= 1,82 de tal forma que obtenemos:<br />Ejemplo:<br />Se supone que la superficie del suelo se pone bruscamente a -20 °C y permanece después constante a esta temperatura. Mientras la temperatura en el plano de localización de la tubería no sea a 0°C, no existe peligro de congelación. Los valores que se requieren para usar con la ilustración 4 son:<br />10096522352000Ts = -20°C Tɑ= 5°C T= 0°C t= 12 horas ɑ= 0,0011 m2/h <br /> -20-0/-20-5 = 0,80<br />267271512954000a) Cálculo de profundidad:<br />x=o,91*2αt<br />x=o,91*20,0011*12<br />x=0,21 m (0,69 pies)<br />b) Cálculo de la penetración:<br />238506064135<br /> <br />Xp=3,640,001*12<br />Xp=o,419m (1,37 pies)<br />