Transporte de Energía

La convección es aquel transporte de energía asociado a un fluido en movimiento, en cambio, la conducción es el transporte de energía a través de un objeto debido a la capacidad del mismo para obtener o ceder calor. Existe dos tipos de convección las cuales son: Convección Natural ( Diferencia de densidad) Convección Forzada (Diferencias de Presión) Ambas son representadas por la misma ecuación: Para la convección el transporte del fluido, tiene asociado una transferencia de energía, la cual es identificada como asociada al coeficiente "h" (coeficiente de convección) y a su vez es necesario el área transversal al flujo. La ecuación que describe y hace uso de estos términos es: Para el calculo de "h" sera necesario una simplificación a partir del concepto de capa limite, es decir, esto se obtendrá igualando la capa limite aerodinámica y térmica para así obtener el numero de Prandtl. Posteriormente se hará uso de mas...

 La radiación es la energía asociada a las onda electromagnéticas, el espectro de radiación es parte del espectro electromagnético. El espectro electromagnético es aquella distribución energética del conjunto de ondas electromagnéticas. Estas pueden ser desde rayos gamma hasta ondas de radio, como las que se muestran en la siguiente figura: Para su calculo se hace uso de la siguiente ecuación: C = λν El espectro de radiación del cuerpo negro. Un cuerpo negro es aquel objeto ideal que absorber toda la energía  y toda la energía radiante.  En 1900 Max Planck propuso  una formula para explicar el espectro de radiación  de cuerpo negro, la cual es:  E=hv En la cual h es la constante de Planck cuyo valor es 6,24x10-27 erg seg. Esta hipótesis es la de la cuantización de la energía y dio origen a toda una nueva rama de la física: La mecánica cuántica Absorción: Cuando la adición de energía r...

En esta clase se tuvo como objetivo obtener un perfil de temperaturas cuándo hay dependencia directa del tiempo. Se explicó la diferencia entre los enfoques euleriano y lagrangiano, se dieron a conocer las ecuaciones que explican la transferencia de calor en este caso, y se identificaron los criterios para poder discernir donde aplicar estas ecuaciones. En la clase se aprendió que lo natural es que a menos que exista una fuente de calor, lo natural es que la temperatura cambie de manera descendente. Este cambio de la temperatura se puede conocer a partir de la ecuación de difusión. Siendo esta ecuación, un caso específico de un balance de energía. También se plantearon las ecuaciones de cantidad de movimiento y de masa (continuidad) y las cuales funcionan a partir de un enfoque especifico, en la generalidad del medio continuo. A partir de esto, la ecuación de difusión de plantea a partir del enfoque euleriano en el cual se plantea que la velocidad es un campo v...

Estado estacionario (con gradientes) La ecuación de difusión describe la conducción de calor en estado no estacionario, cuando no hay fuentes de generación de calor.  Ecuación:  Donde:   = difusividad térmica.  Debido a que la ecuación representa una gran familia de fenómenos para aplicarla a una solución particular es necesario fijar : La Geometría (rectangular, cilíndrica, 1D, 2D, ...). Las condiciones iniciales y de frontera que lo describen.  En una dimensión:  De manera a dimensional:  Métodos de resolución. Analítico "a pie": separación de variables.  Analítico computacional: existen diversos programas como: Mathematica, Maple, entre otros.  Numérico: diferencias finitas y elemento finito.  Programándolo: Fortran, C, etc.  Programas comerciales: Fluent, Abaqus, etc.  Programas de acceso abierto.  Tablas y gráficas: de algunos libros como...

Conducción de calor en estado estacionario: Fuentes internas. Las distribuciones de temperatura en sólidos o líquidos en movimiento laminar se pueden resolver por el siguiente método: -          Se realiza un balance de energía a una lámina delgada o una envoltura perpendicular al flujo de calor, obteniendo la relación de la densidad del flujo de calor con la posición. -          Aplicamos la Ley de Fourier de la conducción del calor, obteniendo la distribución de la temperatura. -          Las condiciones iniciales y finales no son diferentes en estos casos (estado estacionario) y las condiciones de frontera permiten determinar las constantes de integración de las ecuaciones diferenciales obtenidas. Se debe tener en cuenta que los balances corresponden a sistemas geométricos sencillos que permiten determinar las constantes de integración de las ecuacione...

Paredes compuestas. Se estudiara y analizara la transferencia de calor en paredes compuestas, es decir, en placas sucesivas de distintos materiales, siendo así una pared plana compuesta por tres distintos materiales. Para el estudio de la trasferencia calor sera necesario el uso de coordenadas cartesianas para una mejor representación gráfica. En el anterior diagrama se muestra el análisis ya antes mencionado, en el cual dichas paredes cuentan con sus respectivas conductividades caloríficas, las diferentes de temperaturas entre cada una de las superficies, así como la distancia a la que se encuentran cada una de estas. En este mismo diagrama se puede observar el perfil de calor en función de x, y como es este mismo perfil de calor tiene una pendiente constante, es decir, el flux es constante. Realizando un balance de energía a una placa de volumen WHdx, para la conducción de calor a lo largo de la primera sección de la pared compuesta, se obtiene: Consecuente...