Análisis de ingeniería a un sistema de calefacción mediante aceite ...

16
Capitulo III: Fundamentos teóricos del proceso de transferencia de calor en el
sistema de calefacción
3.1 Generalidades
La importancia de conocer el proceso de transferencia de calor en el sistema es
porque es preciso comprender y cuantificar los fenómenos que actúan en el proceso de
suministrar calor a un fluido, y que son necesarios antes de desarrollar una metodología
de cálculo en el diseño térmico de una planta de calefacción. Tradicionalmente la
cantidad de calor transferido durante un proceso simplemente es igual a la diferencia
entre el cambio de energía interna del sistema y el trabajo realizado. Es evidente que
este tipo de análisis no es el suficiente para un análisis de ingeniería, debido a que no
considera el mecanismo de flujo de calor ni el tiempo necesario para la transferencia de
calor presente en los sistemas de conversión de energía, y no permite considerar uno
de los factores más importantes, el ahorro de energía. Aunque esta tesis no va
enfocada a un cálculo detallado de un sistema de calefacción requerido por un buque, si
pretende entregar los conocimientos básicos que se deben conocer para realizar dicho
análisis. Los estudios en transferencia de calor han desarrollado los métodos para
calcular las formas y velocidades de transferencia de energía calórica. Los ingenieros
utilizan dichos métodos de cálculo en el diseño de equipos y sistemas, y poder entregar
así una solución al problema de diseño térmico.
La forma de plantear nuestro problema de diseño térmico es conociendo las
demandas de energía calórica del buque, y considerar como establecer la transferencia
de calor desde un fluido a otro. A menudo, se pretende que la temperatura de
funcionamiento de los componentes sensibles al calor se mantenga dentro de un
margen específico, por cual, los problemas de diseño térmico también requieren de la
disminución de las perdidas de las tasas de transferencia de calor. Con frecuencia la
única manera de garantizar la protección contra el calentamiento intenso consiste en
utilizar un fluido como “sumidero” de calor, el que transportara el calor fuera del sistema.
En un sistema de calefacción de aceite térmico el “fluido sumidero” es la base de
la solución del problema de diseño térmico. Permitirá entregar calor y absorberlo de
una fuente de energía. Los dispositivos que se usan para tal efecto se llaman
intercambiadores de calor. Es evidente que no se pueden lograr procesos adiabáticos,
la utilización de aislantes térmicos permiten acercarse lo más posible a alcanzar una
suposición ideal.
A continuación se definen conceptos y leyes que rigen el fenómeno de la
transferencia de calor, para luego explicar como se realiza la transferencia de calor
dentro del sistema.