Subido por LUIS SALVADOR PACHERRES VARGAS

3. Transferencia de Calor por radiacion

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¡La universidad para todos!
¡La Universidad para todos!
Tema: TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACION
Docente: ING MAXIMO HUAMBACHANO MARTEL
Escuela Profesional
INGENIERÍA AMBIENTAL
Periodo académico: 2018-1
Semestre:
Unidad:
¡La universidad para todos!
TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACION
Es el mecanismo de transferencia de calor en el cual la energía se
emite por la superficie de un cuerpo en forma de radiación
electromagnética por el hecho de estar dicha superficie a
temperatura superior a 0 K.
Cómo se produce el transporte
La radiación electromagnética (ondas y/o corpúsculos) transportan
la energía en todas direcciones desde la superficie emisora.
Cuando la radiación alcanza otro cuerpo, parte puede ser
absorbida, parte reflejada y parte puede ser transmitida. La parte
que es absorbida aparece en forma de calor en el cuerpo
absorbente. El transporte no requiere presencia de materia.
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Dónde domina el mecanismo de radiación
La radiación siempre está presente entre cuerpos
materiales, estableciéndose un intercambio radiactivo
entre los cuerpos. El intercambio radiactivo es
predominante cuando la diferencia de temperaturas es
elevada.
La radiación es una forma de intercambio de energía
completamente diferente a la conducción y
convección.
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Radiación electromagnética. Conceptos básicos
 (longitud de
onda): distancia
entre dos picos
consecutivos
Campo
eléctrico
Campo
magnético
Onda
c=
Corpúsculo (fotón) E = h 
 (frecuencia): número
de oscilaciones por
segundo en un punto
determinado
El transporte e intercambio de energía de la radiación
electromagnética puede entenderse también como una
interacción de fotones que viajan a la velocidad de la luz
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Radiación térmica. Espectro electromagnético
La radiación térmica abarca la
parte del espectro electromagnético
entre 0,3 y 100 μm
Longitud de onda
1 Angstrom (A) = 10-10 m
1 nanometro (nm)= 10-9 m
1 micrometro (m) = 10-6 m
1 m = 1000 nm
Frecuencia
1 kilohertzio (KHz) = 103 Hz
1 megahertzio (MHz) = 106 Hz
1 gigahertzio (GHz) = 109 Hz
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Radiación térmica (0.3 m – 100 m)
Radiación de onda corta o
solar: 0.4m-3m.
Radiación de onda larga: 3m
- 100 m .
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Espectro Visible/Radiación fotosintéticamente activa
0,455
μm
0,485
μm
0,620
μm
0,575
μm
0,585
μm
[0,4 – 0,7] μm
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Espectro Visible
Radiación
fotosintéticamente
activa PAR
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Radiación térmica (0.3 m – 100 m)
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Radiación térmica (0.3 m – 100 m)
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Radiación térmica (0.3 m – 100 m)
Radiación de onda corta o
solar: 0.4m-3m.
Radiación de onda larga: 3m
- 100 m .
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Interacción radiación-materia
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Radiación visible
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Interacción de la radiación con la materia
Reflectividad y Temperatura superficie
Energía Incidente
Reflejada
Emitida
Cuerpo que recibe la radiación, parte es reflejada, parte es absorbida,
y parte es transmitida
++ =1
  +  +   = 1
Transmitida
Subíndice 
Características
espectrales
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Interacción de la radiación con la materia
Irradiación, G, en todas
direcciones y sobre todas
las longitudes de onda
J=ρG+E
Radiosidad, J
Toda la radiación que abandona una
superficie
Poder emisivo, E
Energía Incidente
Reflejada
Emitida
Cuerpo que recibe la radiación, parte es reflejada, parte es absorbida,
y parte es transmitida
En todos los casos es energía por unidad de tiempo y
por unidad de superficie, emisora o receptora, [W m-2]
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Transporte de energía en forma de radiación
Energía: la capacidad de realizar un trabajo. Se mide en julios (J).
Flujo radiante (o simplemente flujo): La cuantía de energía radiante
que una superficie emite, transmite o recibe por unidad de tiempo.
Una unidad apropiada es el vatio (W). 1W = 1J/s
Densidad de flujo radiante (es usualmente llamado también
flujo): Se define como la energía radiante que una superficie emite,
transmite o recibe por unidad de superficie. Se mide en W/ m2
Estas definiciones son suficientes para describir el transporte de
energía cuando se considera un haz de rayos paralelos en un plano
perpendicular a dichos rayos.
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Transporte de energía en forma de radiación.
Propiedades direccionales
La energía en forma de radiación se transporta en tres dimensiones
Intensidad de Radiación, I, o Radiancia, L: Se define
como el flujo radiante (energía por unidad de tiempo) por
unidad de ángulo sólido observado en una determinada
dirección, dividido por el área aparente de la fuente en la
dirección observada. El área aparente de la superficie es
el valor de la superficie multiplicada por el coseno del
ángulo que forma la perpendicular a la superficie y la
dirección de observación. La unidad en que se mide es
el vatio por stereorradián y metro cuadrado (W/m2 /sr)
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Transporte de energía en forma de
radiación. Propiedades direccionales
Intensidad de Radiación, I Se
define como el flujo radiante (W) por
unidad de ángulo sólido (sr)
observado en una determinada
dirección, dividido por el área
aparente (m2) de la fuente en la
dirección observada.
El área aparente de la superficie
es el valor de la superficie
multiplicada por el coseno del
ángulo
que
forma
la
perpendicular a la superficie y la
dirección de observación.
Superficie
de la
fuente, A
I  límw0;A0
q
w A cos
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Radiación térmica. Interacción con la superficie.
Propiedades direccionales
I
i
Cálculo de la energía
que llega, G o sale, J,
de una superficie, A
Ie+
r
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Transporte de energía en forma de radiación.
Propiedades direccionales
J   I e r ( ,  ) cos d
G   I i ( , ) cos d
h
Energía que llega, G o sale, J de una
superficie,
I
i
Ie+
h
G
G, J, E están
integradas sobre
todo el hemisferio
r
E   I e ( ,  ) cos d
h
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Combinación de conducción y convección
https://www.youtube.com/watch?v=WQl4sN57Ta0
Ley de Fourier-transferencia de calor en una superficie planahttps://www.youtube.com/watch?v=7MrX-MHkwGc
www.youtube.com/watch?v=qUkY3icw47Q
https://www.youtube.com/watch?v=vA4w0vVZ7fE
Radiación rayos infrarroja
https://www.youtube.com/watch?v=-wI-hB3kOUE
Resumen transferencia calor AA1
https://www.youtube.com/watch?v=pKlXrk9f-cQ&t=700s
Cuerpo Negro y Ejercicios Radiación
https://www.youtube.com/watch?v=fgXLmUwHbaM
https://www.youtube.com/watch?v=I1kc1OTV-Jk&t=8s
https://www.youtube.com/watch?v=CngUAJXE4uk
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