Transferencia de energía y metalurgia

Sabemos que cuando un cuerpo tiene una temperatura distinta a cero grados Kelvin dicho cuerpo emite una cantidad de energía. Ahora, cuando un cuerpo se encuentra en presencia de otro existe una transferencia de calor por radiación entre uno y otro. La cantidad de energía que cada uno de ellos va a recibir depende de algunas cosas como la geometría y también de los materiales con lo que están hechos, ¿Pero ¿cómo podríamos calcular esta energía? Para poder empezar a manejar un modelo matemático tenemos que entender cómo es que se distribuye la radiación en una superficie. En una superficie vamos a poder ver que la cantidad total de radiación puede ser absorbida, reflejada ó transmitida. La expresión matemática para esto sería: Una vez que hemos obtenido la energía y emisividad podríamos calcular el calor neto de que se transfiere mediante la ecuación. Esta ecuación sirve solamente para placas sin embargo como ya dijimos no solamente depende de con qué

Convección natural Cuando un fluido se pone en contacto con una superficie sólida a una temperatura distinta, el proceso resultante de intercambio de energía térmica se denomina transferencia de calor por convección. Hay dos tipos de procesos de convección: convección libre o natural y convección forzada.   La fuerza motriz procede de la diferencia de densidad en el fluido que resulta del contacto con una superficie a diferente temperatura y da lugar a fuerzas ascensionales.   La cantidad de calor está dada por la siguiente ecuación ley del enfriamiento de Newton El coeficiente de transferencia de calor por convección depende de la densidad, viscosidad y velocidad del fluido, así como de sus propiedades térmicas (conductividad térmica y calor específico). La resistencia térmica en la transferencia de calor por convección viene dada por              Para resolver estos casos se necesitan cumplir varios casos. 1-      Conocer los criterios para determinar la correlac

Convección forzada Cuando un fluido se pone en contacto con una superficie sólida a una temperatura distinta, el proceso resultante de intercambio de energía térmica se denomina transferencia de calor por convección. Hay dos tipos de procesos de convección: convección libre o natural y convección forzada. La fuerza motriz exterior mueve un fluido sobre una superficie a una temperatura mayor o inferior que la del fluido. Para una u otra forma de transferencia de calor por convección. La cantidad de calor está​ asociada a la ley de enfriamiento de Newton. El coeficiente de transferencia de calor por convección depende de la densidad, viscosidad y velocidad del fluido, así como de sus propiedades térmicas (conductividad térmica y calor específico). La resistencia térmica en la transferencia de calor por convección viene dada por Para resolver estos casos se necesitan cumplir varios casos. 1-      Conocer los criterios para determinar la correlación que debe utiliz

   Radiación  Catástrofe UV La radiación se define como la energía asociada a las ondas electromagnéticas , existe también en forma de radiación térmica la cual se maneja en distintas frecuencias medidas en micrómetros la radiación que incide sobre los cuerpos puede ser absorbida o reflejada según el color que posea el cuerpo, colores mas obscuros absorben la energía para almacenarla mientras que los cuerpos mas claros la reflejan absorbiéndola en una cantidad muy baja. La emisión se define como un sistema atómico o molecular pasa desde un estado elevado de energía a uno mas bajo. manejando de esta forma la ley de kirchoff para el calculo de la emisividad   e= q^e /qb^e xm para lo mencionado con anterioridad acerca de los cuerpos, existen dos tipos que son algo peculiares el primero llamado cuerpo negro: caso limite en el que av=1 para todas las frecuencias y temperaturas  cuerpo gris: el que absorbe siempre la misma fracción de la rad

Anteriormente se habían tratado con problemas de transferencia de calor en estado no estacionario y se habían mencionado que existen diferentes métodos para resolver estos problemas. Desde los métodos tradicionales hasta métodos que permitan resolver estos problemas fácilmente como son hojas de cálculo o software especializado. Entre las condiciones propuestas para poder resolver problemas de transferencia de calor en estado no estacionario es definir la geometría del sistema y las condiciones a la frontera . En este caso se abordará como resolver esta clase de problemas usando coordenadas cilíndricas .  Para resolver problemas de este tipo es necesario tener presente que es necesario plantear lo siguiente: 1)       Determinar la geometría del sistema 2)       Poner las condiciones a ala frontera 3)       Analizar el tipo de variables y plantear las ecuaciones que describa el problema. 4)       Como es un estado estacionario es necesario separar las variable y resolver a

El presente blog tiene como finalidad ser una pequeña guía didáctica para comprender los fenómenos de transporte de energía y más. ¿Qué es la energía? Esa es una pregunta un tanto compleja debido a que, dependiendo el puntos de vista tiene respuestas diferentes.Sin embargo podríamos definirla como una propiedad intrínseca y abstracta.  A partir de esta propiedad podemos generar movimiento,cambio,trabajo y esto podemos cuantificarlo. En la actualidad la forma en como necesitamos energía para realizar nuestras actividades cotidianas (desde calentar una taza de café,encender una lámpara calentar el agua con la que nos duchamos,etc) es de vital importancia  debido a que se necesitan encontrar nuevas formas mas eficientes , económicas y eco-sustentable  para poder hacerlo. Y es aquí  en donde la comprensión,estudio y aplicación de los fenómenos de transferencia de energía son herramientas necesarias para lograr cubrir las necesidades en cuanto a materia energética . En nuestra v

¿Qué es la convección? Dentro del curso hemos mencionado que existen tres principales mecanismos por los cuales se transfiere el calor, la conducción, convección y la radiación. Tanto los líquidos como los gases son considerados fluidos, y el movimiento molecular es el responsable de transferir el calor. Sin embargo, en la convección tenemos un apartado especial por así decirlo, ya que dentro de la convección se puede dividir en dos subramas la convección natural o también llamada libre y la convección forzada. En la convección natural el flujo resulta de la diferencia de temperaturas del fluido en la presencia de una fuerza gravitacional. La densidad de un fluido disminuye con el incremento de temperatura. De manera sencilla en la convección natural las fuerzas de “flotación” generan el movimiento del fluido. Sin una fuerza gravitacional la convección natural no es posible. En convección natural una velocidad característica no es fácilmente disponible.

Estado no estacionario (con gradientes)  Ecuación de difusión : describe la conducción de calor en estado no estacionario, cuando no hay fuentes internas de generación de calor. Para que esta ecuación pueda ser aplicada se necesita fijar dos parámetros que son la geometría del sistema y las condiciones a la frontera iniciales. El enfriamiento del sistema se puede representar por diferentes dimensiones en un simulador térmico, las zonas con un color más “cálido” representa la mayor concentración de temperatura (rojo, naranja, amarillo) y las zonas con un color más “templado” es por donde se libera la energía calorífica teniendo esta una menor temperatura que las zonas cálidas: Este caso es para solidos con una geometría definida (solido finito) pero en la mayoría de lo solidos que se trabajan tienen una geometría indefinida o abstracta (solido semi-infinito). Por ejemplo: A pesar de no tener las mismas dimensiones se utilizan l

    Para poder resolver problemas de esta naturaleza es necesario identificar cada situación en particular, el siguiente diagrama muestra cómo es posible analizar cada una de las situaciones y como plantear un solución.  Para complementar,en el siguiente video se muestra un breve resumen de  cómo se llega a la ecuación de transferencia de calor en estado estable

Estado no estacionario  En algunas ocasiones la transferencia de calor implica un cambio en la temperatura de los materiales con el tiempo, es decir qué ahora la temperatura “T” dependerá no solamente de la posición “x”, si no que ahora del tiempo “t”. Hemos visto que un proceso se considera como estacionario cuando todas las variables del proceso T,P,F, Xi, son independientes del tiempo. Por lo tanto, si una de las variables del proceso depende del tiempo, el proceso es no estacionario. Lo que diría que el término d acumulación en la ecuación de balance de energía no es nulo. El balance de energía se puede aplicar a diferentes escalas. Por ejemplo, a nivel molecular, microscopio o bien a nivel macroscópico. Este último nivel es el que nos interesa estudiarlo, y consiste en considerar una unidad de proceso como un sistema homogéneo. En otras palabras, las temperaturas, presiones, densidades, ….., etc., No depende de la posición dentro del equipo. La cantidad de calor abso

Paredes compuestas El estudio de dos sistemas diferentes para la transferencia de calor en este caso son uno rectangular y uno con coordenadas cilíndricas las cuales se tendrá que considerar las capas por las que este compuesto cada uno de estos sistemas de trabajo y tomando en cuenta que las fronteras están en contacto con un fluido. Conocer las ecuaciones que describan el comportamiento del sistema es esencial para saber las variables existentes por las cuales se puede modificar las transferencia. En ambos casos se trata de un fenómeno de conducción efectuando un balance de energía. Rectangular: Para un sistema rectangular de este tipo es importante notar que en cada capa del sistema se tiene un valor diferente para un ∆T° ya que depende de la posición en la que se encuentre. Tomando en cuenta que la energía se libera hay un decaimiento en la notación numérica de la T° a medida que se acerca a la frontera  To-T1 = -qo (Xo-X1/K01) Circular:

Como se dijo en la semana 1 existen tres elementos que conforman a una ecuación de transporte. siendo uno de ellos una constante llamada K, μ, ó ρ. ¿Qué es una constante bajo estos parámetros? En teoría es un valor de proporcionalidad que "no varía". Siendo esto una verdad a medias ya que si hay manera en que una constante K tenga valores distintos, las razones por las cuales se da esto son: La cantidad trasportada depende del tipo de material Para un mismo material, varia con la temperatura Ejemplo de la variación de K con el tipo de material Ejemplo de la variación de K en relación a la temperatura Ahora bien, necesitamos pensar más en cómo es que se lleva a cabo la transferencia de la energía dentro del sistema. Siendo que se mueve por arrastre acarreado por las partículas. Podemos llegar a la conclusión de que el coeficiente de transporte depende de la facilidad con que las partículas se mueven en el medio. Lo que