Introducción a la transferencia de calor.
En la mayoría de las operaciones unitarias que se producen diariamente en el sector industrial se llevan a cabo un sinnúmero de intercambios de energía térmica. Los responsables de estas operaciones unitarias intentaran reutilizar esta energía térmica con el fin de ahorrar costos de operación ya que estos requiero de una gran cantidad monetaria solo para su funcionamiento.
La manera en que se transfiere calor se produce cuando dos o más cuerpos que están a diferentes temperaturas y que entran en contacto produciendo que el cuerpo de mayor temperatura transfiera calor al de menor temperatura hasta llegar a un equilibrio. Existes varias maneras en que el calor se puede transferir las cuales son las siguientes:
Conducción
Es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre 2 sistemas basados en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto por medio de ondas.
Convección.
Mecanismo de transferencia el cual se emplea utilizando un medio para producirse, este medio es un fluido (líquido o gas) el cual transporta el calor entre las zonas de diferentes temperaturas.
Radiación.
Mecanismo de transferencia en el cual el calor a través de ondas electromagnéticas. Las aplicaciones se basan en los mecanismos de calor y cada caso se basa en los aspectos más importantes del funcionamiento de los equipos.
Áreas de aplicación de la transferencia de calor
Es común encontrar la transferencia de calor en los sistemas de ingeniería y otros aspectos de la vida y no es necesario ir muy lejos para ver algunas de sus áreas de aplicación. De hecho, no es necesario ir a alguna parte, este fenómeno se produce constantemente y se desarrolla desde nuestro propio cuerpo humano que se encuentra emitiendo calor en forma constante hacia sus alrededores.
Vamos a denotar los siguientes campos de aplicación de la transferencia de calor como es la industria alimenticia como son los tratamientos térmicos de las conservas, lo que los procesos de pasteurización. Otra área de aplicación es en la industria de electrodomésticos como son las maquinas refrigeradoras que llevan principios de transferencia de calor. En las industria textiles como son el tratamiento de las fibras que componen una vestimenta. Estas son unas de la gran mayoría de las áreas de aplicación que se pueden emplear transferencia de calor.
Transferencia de calor en la ingeniería química.
En ingeniería química estos fenómenos de transferencia de calor se presentan en las operaciones unitarias pero nosotros vamos a definir que es una operación unitaria.
Se denomina operación unitaria es cada una de las acciones necesarias de transporte, adecuación y/o transformación de las materias implicadas dentro de un proceso. Vamos a destacar algunas de las tantas operaciones unitarias que conllevan las transferencia de calor.
Intercambiadores de calor.
Dispositivo diseñado para transferir calor entre dos corriente o fluidos de un proceso, que se encuentran separados por una barrea, este proceso se lleva a cabo mediante dos mecanismo el de conducción y convección, este dispositivo es muy empleado en la industria debido a que la mayoría de los procesos se llevan a cabo a temperaturas específicas.
Calderas.
Dispositivo comúnmente utilizado que tienen como objetivo principal aumentar la temperatura de un fluido para su acondicionamiento para una nueva operación unitaria, los cuales utiliza combustibles ya sean sólidos como son el caso del carbón, liquido o gaseoso.
Torres de Enfriamiento.
Las torres de refrigeración o enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas muy altas. El uso principal de grandes torres de refrigeración industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeración utilizada en plantas de energía, refinerías de petróleo, plantas petroquímicas, plantas de procesamiento de gas natural y otras instalaciones industriales.
Energía interna
En física la energía interna de un sistema representa la energía microscópica de una escala que es la suma de le energía cinética interna. La energía interna se lo considera como una función de estado lo cual es independiente de la transformación que los conecte lo cual solo nos interesa los estados iniciales y los estados finales.
Cuando se trate con gas ideal hay la energía interna dependerá netamente de la temperatura porque se tomará en cuenta solo la energía cinética que este gas va a poseer, es decir entre más elevada sea la temperatura habrá mayor energía cinética a nivel molecular. Vamos a tener en cuenta que si no hay un cambio de estado dentro de nuestro sistema se hablara de una energía sensible o calor sensible, pero si se producen cambios de estado ya sean físicos o químicos se habla de calor latente.
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