CONSIDERACIONES TEÓRICAS.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS.

Cuando existe un gradiente de temperaturas en un sistema o cuando dos sistemas a diferente temperatura se ponen en contacto se transfiere energía. El proceso mediante el cual tiene lugar ese transporte de energía se conoce como transmisión de calor. Lo que se transmite, calor, no puede ser medido ni es observable directamente; pero sus efectos, preferentemente variaciones de energía interna, permiten su medida. El flujo de calor, análogamente el caudal de trabajo o potencia, da lugar a cambios importantes en la energía interna de un sistema.

Puesto que la transmisión de calor es en realidad un transporte de energía, se sigue necesariamente la ley de la conservación de la energía, por lo que, en un sistema cerrado, el calor emitido por la región de temperatura superior debe de ser exactamente igual al calor absorbido por la región de temperatura inferior.

La transmisión de calor juega un papel muy importante en muchas de las operaciones que se realizan en la industria química; en el diseño de reactores, donde tiene lugar reacciones químicas con absorción o desprendimiento de calor, en el diseño de aparatos para intercambiar calor entre dos fluidos, en la transferencia o eliminación de calor a otro fluido con el fin de cambiarlo de fase (evaporación, condensación) etc. También resulta interesante la utilización de materiales sólidos para almacenar energía procedente de corrientes fluidas a temperatura elevada.

El estudio de la transferencia de calor no es exclusivo de la ingeniería química: la física, la ingeniería mecánica, la ingeniería civil, la arquitectura, etc., también se hallan interesadas en su estudio. Abarca, por consiguiente, diferentes áreas de conocimiento y constituye uno de los tres fenómenos de transporte fundamentales.

Para estimar el coste y la capacidad de del equipo necesario para transferir una determinada cantidad de calor en un tiempo dado; es necesario realizar un análisis detallado de la transmisión de calor. Desde el punto de vista ingenieril, dicho análisis tiene como objetivos prioritarios la determinación de los perfiles de temperatura en el interior de los cuerpos materiales, y la predicción de la velocidad a la que tiene lugar la transferencia de calor a través de una superficie.

En la transmisión de calor, como en otras disciplinas de la ingeniería, la solución de un problema determinado que se pueda plantear requiere la realización de hipótesis e idealizaciones. Es prácticamente imposible describir el fenómeno exactamente y, cuando se tiene que expresar el problema en forma de una ecuación matemática, es necesario realizar algunas aproximaciones. Es importante tener presentes las aproximaciones, hipótesis e idealizaciones realizadas cuando se interpretan los resultados finales obtenidos, algunas aproximaciones habituales que se pueden citar son:

- Algunas propiedades físicas como la conductividad térmica, la viscosidad, el calor específico o la densidad cambian con la temperatura, pero si seleccionan los valores medios adecuados, los cálculos se pueden simplificar considerablemente sin que se produzca un error considerable en el resultado.

- Cuando se trasmite calor de un fluido a una pared, pueden aparecer incrustaciones que reducen la velocidad de la transferencia de calor. Para asegurar una correcta operación a lo largo de un largo periodo de tiempo se deberá aplicar un factor corrector de seguridad que tenga en cuenta esta contingencia.

- Cuando se trasmite calor por convección a través de una pared lo suficientemente grande, se puede considerar que su superficie es infinita con lo que se reducirán considerablemente los cálculos a la hora de resolver el problema de transmisión de calor.

Los mecanismos a través de los cuales se transmite el calor son; conducción, convección y radiación. Tanto la conducción

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