INTRODUCCION La transferencia de calor, es el modo microscópico de trabajo, donde la energía es transferida a través de la frontera de un sistema debida a una diferencia de temperatura; siendo la temperatura una propiedad macroscópica, que nos permite relacionar la transferencia de energía a nivel molecular. Debemos ante nada considerar un concepto básico: una transferencia positiva de calor agrega energía a un sistema. Un trabajo positivo extrae energía de un sistema. Existen tres mecanismos diferentes por los cuales ocurre la transferencia de calor: I. Conducción, en donde el calor pasa a través de la sustancia misma del cuerpo. II. Convección, en el cual el calor es transferido por el movimiento relativo de partes del cuerpo calentado, III. Radiación, mecanismo por el que el calor se transfiere directamente entre partes distantes del cuerpo por radiación electromagnética. En los sólidos es común la conducción, aunque también se da en fluidos. En gases y líquidos la convección y la radiación tienen importancia destacada, pero en los sólidos la convección puede considerarse ausente, debido a la alta cohesión intermolecular y la radiación generalmente aparece aparece asociada a los otros dos modos de transferencia. En la ingeniería los procesos que emplean transporte de calor aparecen frecuentemente en la construcción: cuando se pretende aislar térmicamente una cubierta o bien un muro. En la industria química: el calentamiento del petróleo crudo (u otra mezcla líquida) hasta su punto de ebullición para separarlo en fracciones en una columna de destilación o la remoción del calor generado en una reacción química. En la industria de los alimentos: para los procesos de pasteurizado o esterilizado. En cualquier caso necesitamos hallar la rapidez a la cual ocurre la transferencia de calor para calcular el tamaño del equipo requerido o para mejorar el ya ya existente. Debemos recordar que el calor es solo una de las formas de la energía y que es ésta y no el calor la que que se conserva de acuerdo a la primera ley de la termodinámica. La energía como propiedad se utiliza en termodinámica para ayudar a especificar el estado de un sistema. Sabemos que la energía se transfiere a través de los límites de un sistema en forma de trabajo o de calor. Pues entonces la transferencia transferen cia o transporte de calor es la expresión usada para indicar la transferencia de energía originada en una diferencia de temperatura.
I
OBJETIVOS Objetivo general
Proporcionar conocimientos complementarios que permitan ampliar y profundizar la comprensión de los fenómenos térmicos y la formulación de las leyes en las que se fundamentan, para desarrollar destrezas con aplicación inmediata a la evaluación térmica de procesos más complejos de transferencia de calor y de equipos térmicos más complicados, complicad os, y con aplicación futura al diseño térmico, tanto de procesos como de equipos.
Objetivos específicos
Describir, de manera detallada, los fenómenos de conducción de calor, de convección de calor y de radiación térmica. Simplificar la ecuación diferencial parcial de conducción de calor, para el modelo de conducción permanente y bidimensional en coordenadas cartesianas o cilíndricas. Aplicar el método analítico de separación de variables a la ecuación diferencial parcial anterior, y resolverla con condiciones condicione s de contorno de temperatura prescrita uniforme. Aplicar las soluciones anteriores para obtener valores exactos y locales de temperatura en sistemas con geometría plana o cilíndrica. Simplificar la ecuación diferencial parcial de conducción de calor, para el modelo de conducción transitoria y unidimensional en coordenadas cartesianas o cilíndricas. Aplicar el método analítico de separación de variables a la ecuación diferencial parcial anterior, y resolverla con condición inicial de temperatura prescrita uniforme y condiciones de contorno simétricas de temperatura prescrita o convectivas. Aplicar las soluciones anteriores para obtener valores exactos, instantáneos y locales de temperatura en sistemas con geometría simple plana o cilíndrica Simplificar el sistema de ecuaciones diferenciales parciales en coordenadas cartesianas, constituido por las ecuaciones de continuidad, de momentum y de energía en las capas límite fluido-dinámica y térmica. Describir, de manera detallada, los fenómenos de ebullición en recipientes o por convección libre o natural, y en conductos o por convección forzada. Seleccionar correlaciones empíricas apropiadas para ebullición en recipientes o por convección libre o natural, tanto para ebullición nucleada como en película.
II
Seleccionar correlaciones empíricas apropiadas para ebullición en conductos o por convección forzada, incluidos los patrones de flujo de burbujas y anular. Describir, detalladamente, los fenómenos de condensación en película y en gotas. Deducir la expresión de la diferencia media logarítmica de temperaturas, a partir de la ecuación diferencial ordinaria, para intercambiadores de calor de tubos concéntricos. Reconocer curvas de factor de corrección de diferencia media logarítmica de temperaturas vs cociente de diferencias de temperaturas, para intercambiadores de calor de carcaza y tubos y de flujo cruzado. Aplicar el método de coeficiente global de transferencia de calor - diferencia media logarítmica de temperaturas, para la evaluación de intercambiadores de calor de tubos concéntricos, de carcaza y tubos, y de flujo cruzado Aplicar el método de efectividad - número de unidades de transferencia de calor, para la evaluación de intercambiadores de calor de tubos concéntricos, de carcaza y tubos, y de flujo cruzado
III
JUSTIFICACION
La transferencia de calor es la ciencia que estudia la rapidez con la que se transporta el calor, así como los diversos mecanismos que utiliza el calor para propagarse. No existe prácticamente ningún fenómeno industrial que no esté ligado a la utilización de alguna fuente de energía y a la transformación de esa energía en calor. Es así como procesos que en principio pudieran parecernos tan disímiles como la refrigeración y acondicionamiento de aire en un local o el funcionamiento adecuado de la placa madre de nuestro computador personal, están íntimamente ligados a la forma en que el calor sea transportado, almacenado y disipado hacia el ambiente; el comportamiento adecuado de ambos dispositivos se puede alcanzar una vez que se entienden los fenómenos involucrados en estos procesos. La transferencia de calor está íntimamente ligada a los desarrollos alcanzados en las más novedosas y modernas tecnologías. Es por esta razón que su estudio puede considerarse fundamental en la formación de cualquier ingeniero independiente de su disciplina .
IV
