TRANSMISIÓN DE CALOR ENTRE FLUIDOS
Tanto la convección como la conducción juegan un papel importante en la transmisión de calor en fluidos. En sistemas de fase con agitación, la transmisión de calor por convección en el seno de un fluido esta relacionado directamente con la mezcla y la turbulencia, y es generalmente bastante rápida.





En física, se considera al proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están en distinto nivel energético. El calor se transfiere mediante convección,radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.
La conducción requiere contacto físico entre los cuerpos que intercambian calor, pero en la radiación no hace falta que los cuerpos estén en contacto ni que haya materia entre ellos. La convección se produce a través del movimiento de un líquido o un gas en contacto con un cuerpo de temperatura diferente. Por ejemplo, el calor se transmite a través de la pared de una casa fundamentalmente por conducción, el agua de una cacerola situada sobre un quemador de gas se calienta en gran medida por convección, y la Tierra recibe calor del Sol casi exclusivamente por radiación.


Conducción


En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree que se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura. Esta teoría explica por qué los buenos conductores eléctricos también tienden a ser buenos conductores del calor.


Convección

Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. 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 hidrodinámica.

Radiación

La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío, o bien que no exista materia entre ellas. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con ondas electromagnéticas. Algunos fenómenos de la radiación pueden describirse mediante la teoría de ondas, pero la única explicación general satisfactoria de la radiación electromagnética es la teoría cuántica.
Tipos de radiación Radiación electromagnetica Radiación ionizante Radiación de Cerenkov Radiación corpuscular Radiación solar Radiación de supervoltaje Radiación nuclear Radiación de cuerpo negro Radiación no ionizante Radiación de antimateria Radiación cósmica










TRANSFERENCIA DE CALOR ENTRE DOS FLUIDOS



El calor transferido de un fluido a otro a través de la pared de un tubo es




ecua1.png

Esta ecuación es la base del diseño de intercambiadores de calor tubulares. Si se define el coeficiente global de transferencia de calor, U, que agrupa las resistencias térmicas:




ecua2.png


Hay dos áreas posibles de transferencia: la interna, Ai = 2πr1 L, y la externa, Ae=2 π r2 L. Para hacer aparecer estas áreas en el numerador de (ecuacion 1) basta amplificar la fracción por el radio correspondiente.


Habrá también coeficientes U interno y externo, basados en ambas áreas:




ECUA3.png

Consideremos un intercambiador simple de tubos concéntricos: Debido al intercambio de calor, los dos fluidos varían su temperatura a lo
largo del intercambiador. En todo intercambiador habrá un “fluido caliente”, que entrega calor, y un “fluido frío” que lo recibe.






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Las disposiciones pueden ser:

1.- Flujo paralelo o cocorriente (ambos fluidos avanzan en el mismo sentido).
2. Flujo contracorriente (Fluidos fluyen en sentidos opuestos). La diferencia de temperatura entre los dos fluidos también varía a lo largo. Por lo tanto, el flujo de calor varía.



APLICACIONES

  1. En las reacciones de polimerización que tienen lugar a unas temperaturas que someterían a los aceites minerales a unas tensiones excesivas, la industria del plástico utiliza los fluidos de transferencia de calor de alto rendimiento. Estos compuestos, la mayoría de los cuales tienen una base aromática, poseen una buena estabilidad gracias a su estructura molecular. Debido a su elevado punto de ebullición, también pueden utilizarse en unidades de transferencia de calor a muy altas temperaturas, en ausencia de presión o con una ligera sobrepresión.
  2. Dos aplicaciones bien establecidas de los fluidos de transferencia de calor, en la industria de polímeros son la producción de PET de calidad para la fabricación de botellas, y la producción de PBT.



REFERENCIAS



1. INTERCAMBIADORES DE CALOR.
http://personales.unican.es/renedoc/Trasparencias%20WEB/Trasp%20Termica/XVII%20Inter%20LMTD.pdf
2.. FUNDAMENTOS DE OPERACIONES UNITARIAS.
http://web.ing.puc.cl/~wwwiiq/sb/recursos/archivos/Libro_OOUUIv2.pdf