“AÑO DE LA INVERSION PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA”

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

I. DATOS GENERALES

a) Asignatura : Transmision de calor por convección

b) Título : Tiempo de almacenaje

c) Docente encargado : Ing. .Jose Antonio Chuca

d) Integrantes :Lopez Santolaya Susan Marcia

Fecha de entrega : 09-11-2013

Transmisión del calor por convección.

Cuando en un fluido que se encuentra en un campo gravitatorio hay regiones de distinta densidad, siendo las zonas más densas por más frías las que se encuentran en la parte superior, éstas se mueven hacia las zonas de menor densidad que se encuentran en la parte inferior (más caliente) desplazando el fluido que allí se encuentra. Por ejemplo, en un radiador, el aire frío, al ser más denso que el aire caliente va hacia las zonas más bajas, desplazando al aire caliente, que asciende hacia las zonas más altas. Las partículas más calientes van hacia las zonas más frías y viceversa.

Se establece así una circulación de materia (aire) que tiende a igualar la temperatura del conjunto del gas en un proceso al que se denomina convección, aunque ésto corresponde sólo a un caso concreto de convección. En un sentido más general, denominaremos convección a todo proceso de transferencia de calor entre dos zonas a distinta temperatura como consecuencia del movimiento de materia caliente hacia las zonas frías y de materia fría hacia las zonas calientes. Obviamente la convección aparecerá únicamente en fluidos, que es donde puede producirse este movimiento de materia.Consideremos una superficie sólida que se encuentra a una temperatura , en contacto con un fluido a una temperatura .

Así por ejemplo, la convección en la pared exterior de un edificio será, para una misma diferencia de temperaturas, distinta de la convección en la pared interna de una habitación, ya que en la primera se desarrolla a lo largo de toda la altura del edificio, mientras que en la segunda se desarrolla sólo a lo largo de la altura de la habitación.

A la hora de tratar el problema de la convección surge otro problema práctico, cuando se coloca el termómetro en contacto con la superficie, una parte del mismo está en contacto térmico con el fluido, afectando a las medidas de la temperatura. Esto hace que a menudo sea difícil medir con precisión la temperatura de la superficie y no haya más remedio que recurrir a métodos iterativos.

Existen dos tipos de convección:

a) Convección libre o natural

En convección natural el flujo resulta solamente 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. En un campo gravitacional, dichas diferencias en densidad causadas por las diferencias en temperaturas originan fuerzas de flotación .Por lo tanto, en 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.

Algunos ejemplos de transferencia de calor por convección natural son: el enfriamiento de café en una taza, transferencia de calor de un calefactor, enfriamiento de componentes electrónicos en computadoras sin ventilador para enfriar, y la transferencia de calor del cuerpo humano cuando una persona está en descanso.

Ocurre cuando la fuerza motriz procede de la variación de densidad en el fluido como consecuencia del contacto con una superficie a diferente temperatura, lo que da lugar a fuerzas ascensionales, el fluido próximo a la superficie adquiere una velocidad debida únicamente a esta diferencia de densidades, sin ninguna fuerza motriz exterior.

Ejemplo:

Si enciendo un radiador y espero a que alcance una temperatura bastante alta, no tengo más que poner una mano encima (a una distancia prudencial) para ver que existe un flujo de aire por convección natural. El aire alrededor del radiador se calienta disminuyendo su densidad, por lo tanto, al pesar menos que el aire ambiente, fluye hacía arriba dando paso a un “aire de renovación” alrededor del radiador, reiniciando el proceso de forma cíclica.

Principios físicos en el análisis de la convección natural.

El estudio de la convección natural se basa dedos principios de la mecánica de fluidos: conservación de masa, conservación de momento y del principio de termodinámica que es la conservación

b) Convección forzada

El flujo de convección forzada puede ser laminar o turbulento, interior o exterior a la tubería e involucrar cambios de fase tales como cuando un fluido está calentándose. Solo se estudiará la situación en la que se tenga un líquido o un gas que fluye en el interior de un tubo en un flujo turbulento.

La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.

La transmisión de calor se debe a corrientes de remolinos existentes en un fluido con movimiento turbulento.

Es un un fluido es más caliente o más frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.

Tiene lugar cuando una fuerza motriz exterior mueve un fluido con una velocidad(v),sobre una superficie que se encuentra a una temperatura Ts mayor o menor que la del fluido Tf, como la velocidad del fluido en la convección forzada es mayor que en la convección natural, se transfiere por lo tanto, una mayor cantidad de calor para una determinada temperatura.

Independiente de que la convección sea natural o forzada, la cantidad de calor transmitido Qc,se puede escribir(Ley de enfriamiento de Newton)

Si la temperatura de la pared y consecuentemente del fluido en contacto con la pared, es superior a la del resto el fluido, el empuje es superior al peso y el fluido en contacto con la pared asciende y viceversa.

La velocidad con que se desplaza el fluido en contacto con la pared, es aquella para la cual, la fuerza viscosa equilibra a la resultante del peso y el empuje.El flujo calórico transferido dependerá de las características del fluido y del salto térmico entre la pared y el fluido.