Introducción TC
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Transferencia de Calor
Introduccin
Juan Pablo Vargas Bautista
Cochabamba - Marzo, 2015
By JPVB
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Introduccin
La Transferencia de Calor es la ciencia que
busca predecir la transferencia de energa y/o
calor que puede tener lugar entre dos cuerpos
como resultado de una diferencia de
temperaturas.
Transferencia de Calor
Ref. Incropera, 1996
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Introduccin
Las leyes de la termodinmica son
esenciales para comprender el mecanismo
de la transferencia de calor.
Transferencia de Calor
TERMODINAMICA
TRANSF. CALOR
Permite determinar la cantidad
de energa intercambiada por
los sistemas y la direccin en
que se produce el flujo de calor
Determina la velocidad con que
se realiza la transferencia de
energa en forma de calor entre
ambos sistemas
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Conceptos Bsicos de Termodinmica
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Aplicacin de la primera y segunda ley de la termodinmica:
- Primera Ley de la Termodinmica: La energa no se crea ni se destruye, se transforma
- Segunda Ley de la Termodinmica:La energa tiene calidad , la transferencia de calor se realizan en una direccin
- Entropa: grado de desorden de un sistema, energa no disponible para realizar trabajo til
Transferencia de Calor
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Introduccin
Conservacin de la energa:
Transferencia de Calor
eE
pE
sE
SISTEMA
SalidaPrdidasEntra EEE
spe EEE
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Conceptos bsicos
Energa est relacionado con la capacidad
de generar movimiento o lograr la
transformacin de la materia.
El calor es la transferencia de energa
trmica entre dos o ms cuerpos a
diferentes temperaturas
El calor siempre fluye de una zona de mayor
temperatura a una zona de menor
temperatura.
Transferencia de Calor
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Unidades
Transferencia de Calor
ENERGA
SI: es el joule (J) o el kilo joule (1kJ = 1000 J),
1Joule = 1 N.m = 1 m2.kg/s2
1 kW.h = 3600 kJ
Sistema Ingls: es la unidad trmica de energa (BTU) que es la energa
necesaria para elevar en 10F la temperatura de 1 lbm de agua.
1 BTU = 1.055056 kJ = 252 caloras
Otra unidad de energa es la calora. Se define como la energa necesaria
para elevar la temperatura de 1 gr de agua en 1 C.
1 calora = 4.1868 J
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Unidades
Transferencia de Calor
POTENCIA
S.I.: la unidad de potencia es el Watt (W).
1 W = 1 J/s
Sistema Ingls: la unidad de potencia es el BTU/h
1W = 3.41214 BTU/h
TEMPERATURA
Las unidades de temperatura son:
T (K ) = T (0C) + 273.15
F = 1.8 * C + 32
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Unidades
Transferencia de Calor
OTROS
Calor especfico:
kJ/kg 0C en kJ/kg.K son idnticas ya que: T(0C) = T(K).
1 kJ/kg.K = 0.2388 Kcal/kg.K
Conductividad trmica:
1 W/m. 0C = 0.5778 BTU/h.ft.0F
Coeficiente de transferencia de calor:
1 W/m2.C = 0.1761 BTU/h.ft2.0F = 0.8598 Kcal/hr.m2.C
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Importancia de la energaTransferencia de Calor
Our energy challenge, R. E. Smalley
27th Illinois Junior Science & Humanities Symposium
April 3, 2005
Rice University
Humanitys Top Ten Problems for next 50 years
1. ENERGY
2. WATER
3. FOOD
4. ENVIRONMENT
5. POVERTY
6. TERRORISM & WAR
7. DISEASE
8. EDUCATION
9. DEMOCRACY
10. POPULATION
2004 6.5 Billion People
2050 ~ 10 Billion People
World energy sources and demand in millions of barrels of oil equivalent per
day (BOE)Source: John F. Bookout (President of Shell USA) ,Two Centuries of Fossil Fuel Energy
International Geological Congress, Washington DC; July 10,1985.
Episodes, vol 12, 257-262 (1989).
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Importancia de la energaTransferencia de Calor
La energa tiene una gran importancia en el desarrollo de la sociedad, su uso hace
posible la aplicacin y desarrollo de muchas tecnologas que mejoran las condiciones
de vida del hombre
Es necesario ahorrar energa, porque ahorrando energa se ahorra petrleo
(combustibles fsiles) y divisas que se pueden invertir en otras ramas de la economa,
la educacin, la investigacin y/o la cultura.
Seramos capaces de vivir sin energa?
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Importancia de la energaTransferencia de Calor
How much land area does it take to support your lifestyle?
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Importancia de la Energa
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Energas AlternativasTransferencia de Calor
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Mecanismos de Transferencia de Calor
Conduccin
Conveccin
Radiacin
Transferencia de Calor
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Mecanismos de Transferencia de Calor
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Conduccin: Transmisin de calor a travs de un slidos en contacto directo con otro
slido.
Conveccin: Transmisin de calor por movimiento real de las molculas de una
sustancia o fluido.
Radiacin: Transmisin de calor entre dos cuerpos, el calor atraviesa el espacio en
forma de ondas electromagnticas
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Conduccin
Transferencia a travs de contacto directo.
Ocurre con los objetos a diferentes
temperaturas estn en contacto.
La transferencia de calor de dos o ms
objetos en contacto se lleva a cabo hasta
que la temperatura de los objetos sea la
misma.
Transferencia de Calor
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Conduccin
Ejemplo:
Transferencia de Calor
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Conduccin
Conductores y Aislantes
Algunos materiales conducen el calor
mejor que otros.
Materiales que transfieren bien en calor
son llamados conductores (Metales).
Materiales que frenan la transferencia de
calor son llamados aislantes (madera,
papel, plsticos, plastoformo, etc.)
Transferencia de Calor
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Conveccin
Es la transferencia de calor en un lquido o
gas.
Cuando parte de un gas o lquido es
calentado, las partculas se mueven ms
rpido y se expanden ms.
Transferencia de Calor
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Radiacin
Es la energa transferida en forma de
ondas electromagnticas.
Estas ondas pueden viajar a travs del
espacio.
Transferencia de Calor
El sol es nuestra
mayor fuente de ondas
electromagnticas.
VIDEO
https://www.youtube.com/watch?v=Atnjo7dD_bA
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Intercambiadores de Calor
Equipos donde se realiza el fenmeno de
transferencia de calor principalmente entre dos
fluidos.
Clasificacin:
- Segn su servicio: Generador de vapor,
condensador, calentador, economizador, etc.
- Segn su configuracin y construccin: tubo
y coraza, placas, espiral, helicoidales, etc.
Transferencia de Calor
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Tipos de Intercambiadores de Calor
Intercambiadores de Calor
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By JPVB
Aplicaciones
Las aplicaciones de intercambiadores de calor es
muy diversa en procesos qumicos, mecnicos,
elctricos como ser: calderos, refrigeracin,
destilacin, transformadores elctricos,
economizadores, pasteurizacin, combustin etc.
Intercambiadores de Calor
Ref.:
www.heatec.com
http://www.heatec.com/thermal_fluid_heaters/hci_helical_coil/hci_how.htm
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Diseo Intercambiador de Calor
Intercambiadores de Calor
EES HX Program
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By JPVB
Diseo Intercambiador de Calor
Intercambiadores de Calor
HTRI HX Program
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Referencia Bibliogrfica
Intercambiadores de Calor
Yunus A. C. 2002. Heat Transfer: A Practical Approach. McGraw-Hill. ISBN-
10: 0072458933.
Incropera, F.P., DeWitt, D.P. 2007. Fundamentals of Heat and Mass Transfer.
New York: Wiley 6th ed. ISBN 09780471457282.
Kaka S., Liu H. 2002. Heat Exchangers: Selection, Rating, and Thermal
Design. Second Edition CRC Press. ISBN 0849309026
Lienhard J. H. A Heat Transfer Textbook, Third Edition. (2008)
Kern D., Procesos de Transferencia de calor, Editorial C.E.C.S.A. 8
Impresin en espaol, (1974) 4ta. Edicin. (1991)
Kays, W.M., Crawford, M.E. 1980. Convective Heat and Mass Transfer.
McGraw-Hill. ISBN 0070334579.
Kays, W.M., London, A.L. 1998. Compact Heat Exchangers. Krieger. ISBN
0070334579
Mills, A.F. 1999. Heat Transfer. Second Ed. Prentice Hall. New Jersey, USA.
ISBN-10: 1575240602.
Thome J.R. 2010. Engineering Data Book III. Wolverine Tube Inc.
Engineering Thermal Innovation.
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Fuentes de Informacin
Transferencia de Calor
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Competencias
Transferencia de Calor
Las herramientas son un apoyo muy importante para realizar nuestro trabajo,pero esta debe ir acompaado por una base slida de conocimiento.
Conocer las Normas y Regulaciones que rigen en el pas es otro factorimportante que ayudan a entender las necesidades energticas de unaindustria.
Conocimientos de evaluacin de proyectos e indicadores econmicos: TIR,SPB, VPN.
El conocimiento es la base fundamental para poder entender y desarrollarsoluciones ptimas en la industria.
Ser autodidacta utilizando adecuadamente las herramientas disponibles. Ahorams que nunca se tiene disponible la informacin en internet.
Como futuros ingenieros debemos ser capaces de aplicar nuestro conocimientoaprendido en la universidad para resolver los retos tecnolgicos que seavecinan.
El mbito de la energa no es privativa, es una rama que abarca muchas reasde la Ingeniera, Arquitectura, Administracin y Economa.
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Muchas Gracias por su Atencin
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http://verdeesbueno.files.wordpress.com/2008/05/tarjeta-biosfera-prueba1.jpg?w=252&h=200http://verdeesbueno.files.wordpress.com/2008/05/tarjeta-biosfera-prueba1.jpg?w=252&h=200