Tema 4

Tema 4.ECUACIONES DE VELOCIDAD
DE TRANSPORTE
DE ENERGIA, MATERIA
Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO

TEMA 4: ECUACIONES DE VELOCIDAD

Ya sabemos
• balances de materia (ley de conservación de la materia)
• balance de energía (ley de conservación de la energía)

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Ya sabemos
• balances de materia (ley de conservación de la materia)
• balance de energía (ley de conservación dela energía)
------------------------------------------En 2º curso: OPERACIONES DE FLUJO DE FLUIDOS
• balance de cantidad de movimiento (masa × velocidad)
(ley de conservación de la cantidad de movimiento)

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Este tema:
• A qué velocidad intercambia energía un
cuerpo con otro
• A qué velocidad se transporta materia
• A qué velocidad pierde un fluido cantidad demovimiento mediante el rozamiento

Disciplina:
“fenómenos de transporte”

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4. 1. REGÍMENES DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS:
FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO
4.1.1. EXPERIMENTO DE REYNOLDS.

Existe una situación
crítica en la que
empieza a
desarrollarse
turbulencias

 DVρ 
Re = 

µ



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4. 1. REGÍMENES DE CIRCULACIÓN DE FLUIDOS:
FLUJO LAMINAR YTURBULENTO

Re = 2100 (Reynolds crítico
para conducción en el
interior de tuberías)

Vpared ≠ Vmedia

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RÉGIMEN DE CIRCULACIÓN TURBULENTO

Régimen
estacionario

Régimen NO
estacionario

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4.1.2. FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO PARA
OTROS SISTEMAS Y GEOMETRÍAS.

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4.1.2. FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO PARA
OTROSSISTEMAS Y GEOMETRÍAS.

Re= 4δVρ/µ
Re crítico = 4 para el
paso de laminar a
transición

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4.1.2. FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO PARA
OTROS SISTEMAS Y GEOMETRÍAS.

Re= 4δVρ/µ
Re crítico = 4 para el
paso de laminar a
transición

IMPORTANTE: para otros sistemas y
geometrías diferentes se aplicarán otras
definiciones y otros valores de Re para el
cambio de laminar aturbulento.

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4.1.3. CAPA LÍMITE

IMPORTANTE: el espesor de la capa límite depende de las características de la
superficie y de las propiedades del fluido

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4.2. TRANSPORTE DE ENERGÍA
4.2.1. MECANISMOS DE TRANSPORTE DE ENERGÍA

Tres modos de transporte de energía:
1) Conducción (sólido o fluido en reposo)
2) Convección (superficie +fluido en movimiento)
3) Radiación (no hace falta medio; todas las superficies
emiten energía en forma de onda electromagnética)

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4.2.2. CONDUCCIÓN
4.2.2.1. Transmisión de calor por conducción
La conducción se caracteriza por:
1) existir un medio material a través del cual se propaga el calor
2) una transmisión del calor sin movimiento global de materia.
3) para queexista transmisión de calor por conducción, debe
existir diferencia de temperatura entre puntos cercanos

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4.2.2.2. Ley de Fourier (aplicable a casos de
transmisión de calor por conducción)
Para la conducción de calor, la ecuación de velocidad se conoce
con el nombre de ley de Fourier
densidad de flujo de calor

dT
q x = −k
dx
¿unidades en el SI?
¿por qué hay unsigno menos?

·

TEMA 4: ECUACIONES DE VELOCIDAD

4.2.2.2. Ley de Fourier (aplicable a casos de
transmisión de calor por conducción)

dT
q x = −k
dx

×

ρ· Cˆ p

ρ· Cˆ p
Si es constante

"difusividad térmica"

k
=α
ˆ
ρC
p

q x = −α

ˆ T)
d(ρC
p
dx

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4.2.2.2. Ley de Fourier (aplicable a casos de
transmisión de calor por conducción)

q x = −α

ˆ T)
d(ρC
p

difusividaddensidad de flujo
mଶ
W
=−
térmica

de energía
2
s
m

dx
gradiente de concentración
J/݉ଷ
de energía calorífica

m

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4.2.2.3. Conductividad térmica (k)
Es una propiedad de estado: f (sustancia, T, P)

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4.2.2.3. Conductividad térmica (k)
Es una propiedad de estado: f (sustancia, T, P)

¿y la difusividad térmica? ¿es o no es...