Introducción TC

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Transferencia de Calor Introducción Juan Pablo Vargas Bautista Cochabamba - Marzo, 2015 By JPVB 1 [email protected]

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  • Transferencia de Calor

    Introduccin

    Juan Pablo Vargas Bautista

    Cochabamba - Marzo, 2015

    By JPVB

    1

    [email protected]

  • By JPVB

    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

    4

    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

    http://www.google.com/imgres?imgurl=http://www.secshellandtube.com/images/st-pic2x400-index.jpg&imgrefurl=http://www.secshellandtube.com/&usg=__zgPep26s0I7ktHgN2hJQEsk9wOo=&h=318&w=373&sz=53&hl=es&start=0&sig2=h3d3Rp4RyWeixtZkoDZJ4Q&zoom=1&tbnid=lGKGbRjMCg8BzM:&tbnh=162&tbnw=190&ei=FwBcTdKnK8KEtge6w5izCw&prev=/images?q=bundle+heat+exchangers&hl=es&sa=X&rls=com.microsoft:es-mx:IE-SearchBox&rlz=1I7GGLL_es&biw=1003&bih=617&tbs=isch:1&prmd=ivns&itbs=1&iact=hc&vpx=391&vpy=80&dur=906&hovh=207&hovw=243&tx=97&ty=115&oei=NRBcTZyKJozmsQOaq8iYCg&page=1&ndsp=12&ved=1t:429,r:1,s:0http://www.google.com/imgres?imgurl=http://www.secshellandtube.com/images/st-pic2x400-index.jpg&imgrefurl=http://www.secshellandtube.com/&usg=__zgPep26s0I7ktHgN2hJQEsk9wOo=&h=318&w=373&sz=53&hl=es&start=0&sig2=h3d3Rp4RyWeixtZkoDZJ4Q&zoom=1&tbnid=lGKGbRjMCg8BzM:&tbnh=162&tbnw=190&ei=FwBcTdKnK8KEtge6w5izCw&prev=/images?q=bundle+heat+exchangers&hl=es&sa=X&rls=com.microsoft:es-mx:IE-SearchBox&rlz=1I7GGLL_es&biw=1003&bih=617&tbs=isch:1&prmd=ivns&itbs=1&iact=hc&vpx=391&vpy=80&dur=906&hovh=207&hovw=243&tx=97&ty=115&oei=NRBcTZyKJozmsQOaq8iYCg&page=1&ndsp=12&ved=1t:429,r:1,s:0http://www.google.com/imgres?imgurl=http://www.targetequipments.com/images/plate_heat_exchanger_01.jpg&imgrefurl=http://www.targetequipments.com/plate_heat_exchanger.html&usg=__mfhNkxWTUqMN2ENfEi7gB6e3x84=&h=450&w=600&sz=74&hl=es&start=108&sig2=LrhNAEr6us9E5IDJldTF5Q&zoom=1&tbnid=W7ut0KB9fUYqUM:&tbnh=121&tbnw=161&ei=3BFcTeedNI7EsAOa47WeCg&prev=/images?q=heat+plate+exchangers&hl=es&rls=com.microsoft:es-mx:IE-SearchBox&rlz=1I7GGLL_es&biw=1003&bih=617&tbs=isch:1&itbs=1&iact=hc&vpx=332&vpy=178&dur=2578&hovh=194&hovw=259&tx=149&ty=122&oei=KRFcTZPNAYaasAPNkOGXCg&page=9&ndsp=15&ved=1t:429,r:1,s:108http://www.google.com/imgres?imgurl=http://www.targetequipments.com/images/plate_heat_exchanger_01.jpg&imgrefurl=http://www.targetequipments.com/plate_heat_exchanger.html&usg=__mfhNkxWTUqMN2ENfEi7gB6e3x84=&h=450&w=600&sz=74&hl=es&start=108&sig2=LrhNAEr6us9E5IDJldTF5Q&zoom=1&tbnid=W7ut0KB9fUYqUM:&tbnh=121&tbnw=161&ei=3BFcTeedNI7EsAOa47WeCg&prev=/images?q=heat+plate+exchangers&hl=es&rls=com.microsoft:es-mx:IE-SearchBox&rlz=1I7GGLL_es&biw=1003&bih=617&tbs=isch:1&itbs=1&iact=hc&vpx=332&vpy=178&dur=2578&hovh=194&hovw=259&tx=149&ty=122&oei=KRFcTZPNAYaasAPNkOGXCg&page=9&ndsp=15&ved=1t:429,r:1,s:108

  • 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

  • By JPVB

    Diseo Intercambiador de Calor

    Intercambiadores de Calor

    EES HX Program

  • By JPVB

    Diseo Intercambiador de Calor

    Intercambiadores de Calor

    HTRI HX Program

  • 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.

  • Fuentes de Informacin

    Transferencia de Calor

  • 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.

  • Muchas Gracias por su Atencin

    By JPVB

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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