TEMA 2 U1 IM414

IM414-Transferencia de Calor
1.- Mecanismos de Transferencia de Calor
Cuando existe un gradiente
de T en un medio
estacionario (Solido/fluido),
utilizamos en término
Conducción
Tema 2: Introducción a la Conducción de Calor
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ሶ
El flujo de Calor
2.- Modelo para la Conducción 
ሶ
ሶ
Tema 2: Introducción a la Conducción de Calor
ሶ
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Ley de Fourier
Como la ley de Fourier es la piedra angular de la transferencia de calor por conducción, 
sus características clave se resumen como sigue:
• No es una expresión que derive de principios fundamentales; es en cambio, una
generalización que se basa en pruebas experimentales.
• Es una expresión que define una propiedad material importante, (conductividad
térmica)
• Es una expresión vectorial que indica que el flujo/razón de calor es normal a una
isoterma y en la dirección de la temperatura decreciente.
• La ley de Fourier se aplica para toda la materia sin importar su estado; sólido,
líquido o gaseoso.
Tema 2: Introducción a la Conducción de Calor
Balance de energía ሶ ሶ ሶ
ሶ ሶ ሶ
ሶ ሶ ሶ
ሶ ሶ ሶ
ሶ ሶ
ሶ
ሶ
3.- Ecuación Unidimensional de la Conducción de Calor
En el tema 1 vimos que la propiedad
de difusividad térmica
ሶ
ሶ
ሶ
ሶ
Tema 2: Introducción a la Conducción de Calor
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Estado Estable o Estacionario
ሶ
Pared Plana
Estado Transitorio
ሶ
Estado Estable o Estacionario
ሶ
Cilindro
Estado Transitorio
ሶ
Estado Estable o Estacionario
ሶ
4.- Ecuación General de la Conducción de Calor
Balance de energía ሶ ሶ ሶ
ሶ ሶ ሶ ሶ ሶ ሶ ሶ
ሶ ሶ ሶ ሶ ሶ ሶ
ሶ
ሶ
Tema 2: Introducción a la Conducción de Calor
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ሶ
ሶ
ሶ
Coordenadas Rectangulares
ሶ
Ec. De Difusión
Tema 2: Introducción a la Conducción de Calor
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Coordenadas Esféricas
ሶ
5.- Condiciones Iniciales y de Frontera 
5.- Condiciones Iniciales y de Frontera 
Condiciones de Frontera para la ecuación de difusión de calor.
ሶ ቤ ሶ
ሶ ቤ ሶ
5.- Condiciones Iniciales y de Frontera 
2. Flujo de Calor Superficial Constante
ሶ
Condiciones de Frontera para la ecuación de difusión de calor.
Conducción de Calor
en la superficie en una
dirección
ሶ ቤ
ሶ ቤ
Tema 2: Introducción a la Conducción de Calor
Balance de Energía
Intercambio de radiación
en la superficie en una
dirección
ሶ ቤ
ሶ ቤ
5.- Condiciones Iniciales y de Frontera 
5. Condiciones de frontera en la interfase
ሶ
Transferencia de calor
desde la superficie en
todos los modos
Tema 2: Introducción a la Conducción de Calor
Tema 2: Introducción a la Conducción de Calor
ሶ
Tema 2: Introducción a la Conducción de Calor
Tema 2: Introducción a la Conducción de Calor
Tema 2: Introducción a la Conducción de Calor
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Muchas aplicaciones prácticas de la transferencia de calor comprenden la conversión
de alguna forma de energía en energía térmica en el medio. Se dice que los medios
de ese tipo comprenden generación interna de calor, la cual se manifiesta como una
elevación en la temperatura en todo el medio. Algunos ejemplos de generación de
calor son el calentamiento por resistencia en alambres, las reacciones químicas
exotérmicas en un sólido y las reacciones nucleares en las barras de combustible
nuclear, en donde las energías eléctrica, química y nuclear se convierten en calor,
respectivamente.
ሶ
7.- Generación de Calor en un Sólido
Balance de Energía
Velocidad de la
Generación de energía
dentro del sólido
ሶ ሶ
ሶ ሶ =
ሶ
ሶ
ሶ
ሶ
Esfera ሶ
8.- Bibliografía