El flujo de calor
El flujo de calor es la medida de la transferencia de energía,que es causado por una diferencia de temperatura y conduce al equilibrio de temperatura entre las sustancias. En este contexto, la energía se llama calor.
La cantidad de calor que pasa de una sustancia a otra por unidad de tiempo, es el flujo de calor con la unidad de medida Joule por segundo [J/s]. Esta es la unidad de medida Watts [W] que se utiliza comúnmente para indicar la potencia.
Los procesos en los que se transfiere el calor tienen lugar como conducción de calor (conducción), flujo de calor (convección) o radiación de calor (radiación).
- La conducción del calor es el transporte dentro de los cuerpos sólidos o entre los cuerpos que se tocan entre sí.
- El flujo de calor se produce cuando los medios líquidos o gaseosos se mueven a través de tuberías, por ejemplo, llevándose su calor con ellos.
- La radiación de calor consiste en ondas electromagnéticas en el rango de infrarrojos.
- El proceso de transferir el calor de un fluido a través de una pared a otro fluido se llama transferencia de calor
Cada proceso está descrito por su propia fórmula, con la que se puede calcular el flujo de calor.
En la ingeniería de la tasa de flujo de calor es necesaria para el cálculo de las pérdidas de calor, para el diseño de intercambiadores de calor y para la determinación de las necesidades de energía para la refrigeración y la calefacción. Las fórmulas utilizadas contienen tamaños de sustancias determinadas de forma puramente empírica, que sólo reproducen de forma aproximada la propiedad real del medio.
Los tamaños de los tejidos también dependen de la temperatura y cambian durante los procesos en cuestión. Por eso se utilizan instrumentos de medición con sensores de flujo de calor para obtener resultados precisos. Los sensores de flujo de calor aprovechan los efectos termoeléctricos. Durante la medición, se detectan las variables eléctricas que cambian según lo definido por el flujo de calor y permiten así sacar conclusiones sobre el flujo de calor.
Aplicaciones con flujo de calor
Aplicación: Acero (Acero de baja aleación)
Introducción y aplicación: El acero es una aleación metálica. Las partes más constituyentes son el hierro, siendo el carbono el principal material de aleación. El carbono es el material de aleación más rentable para el hierro. Existen otros elementos de aleación como el manganeso, el cromo, el vanadio y el tungsteno. Variando la cantidad de elementos de aleación se produce un cambio notable de las propiedades (dureza, ductilidad, resistencia a la tracción, comportamiento de cambio de fase) recibidas. La Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) es un instrumento útil para que el acero obtenga las propiedades favorecidas.
Análisis usando DSC: En la imagen se puede ver la tasa de flujo de calor específico medido de un acero de baja aleación. A 734°C se produce el cambio en la estructura cristalina (del centro del cuerpo al centro de la cara) y el cambio en las propiedades magnéticas (ferromagnéticas a paramagnéticas). El punto de fusión se midió a 1411°C. La temperatura del liquidus se midió a 1473°C.
Aplicación: Tereftalato de polietileno (PET)
Introducción y aplicación: El polietileno tereftalato es una resina polimérica termoplástica de la familia del poliéster y se utiliza en fibras sintéticas, bebidas, alimentos y otros recipientes líquidos, aplicaciones de termoformado y resinas de ingeniería, a menudo en combinación con fibra de vidrio. El PET max existe tanto como un material amorfo (transparente) como semicristalino.
Análisis usando DSC: El PET muestra a unos 77°C un punto de vidrio endotérmico muy significativo, al observar materiales termoplásticos parcialmente cristalinos. La relación entre la cristalización fría exotérmica (131°C) y el pico de fusión endotérmico es un método para el grado de cristalización del material. En el caso del PET, la parte cristalina es muy pequeña, lo que da al material una muy buena transparencia. Por eso las botellas de bebida (Cola) se producen muy a menudo a partir del PET.
