Sinopsis

Este libro constituye una introducción a los conceptos de la termodinámica técnica y la transferencia de calor de aplicación general. Proporciona las herramientas ingenieriles útiles para entender y analizar sistemas y procesos térmicos. Se desarrollan metodologías de cálculo y simplificaciones razonables para poder aplicar los conceptos de ingeniería a una gran variedad de problemas prácticos y de interés industrial. Asimismo, a lo largo del libro, se presentan una serie de ejemplos prácticos, resueltos con detalle, para asentar el conocimiento del lector para realizar aplicaciones prácticas de los conceptos teóricos explicados en este texto.

La primera parte del libro trata de las propiedades de las sustancias simples, leyes de conservación y su posterior aplicación a dispositivos. Se presentan ciclos simples para la producción de potencia así como ciclos de refrigeración. En la segunda parte, se presentan las leyes que describen los modos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación entre superficies; se profundiza en la transferencia de calor por conducción unidimensional aplicada a distintas geometrías, con y sin generación o consumo de calor interno. Por último se estudian las aletas y la conducción transitoria en algunos casos simplificados.

Al final se halla de cada capítulo una colección de problemas de aplicación, junto con sus resultados numéricos, para que el lector pueda evaluar su nivel de aprendizaje. Para complementar el aprendizaje, se recomienda igualmente la lectura de los apartados marcados como ampliación, refiriéndose a material que no forma parte de la formación básica, pero que puede resultar de interés para el lector.

Índice

PARTE I. PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA TÉCNICA

Introducción y definiciones básicas

1.1. Introducción
1.2. Definiciones

Propiedades de las sustancias

2.1. Concepto de energía
2.2. Concepto de entropía
2.3. Formas de energía, variables intensivas y extensivas
2.4. Superficies termodinámicas
2.5. Modelo de estado para gases ideales
2.6. Modelo de estado para líquidos y sólidos ideales
2.7. Resumen
Ejercicios

Leyes de conservación y ecuaciones de balance

3.1. Introducción
3.2. Conservación de masa
3.3. Conservación de energía o primer principio de la termodinámica
3.4. Balance de entropía o segundo principio de la termodinámica
3.5. Ecuaciones de Gibbs
3.6. Resumen
Ejercicios

Aplicación a dispositivos

4.1. Procesos estacionarios
4.2. Conductos y toberas
4.3. Intercambiadores de calor
4.4. Máquinas compresoras y expansoras
4.5. Válvulas e inyectores
Ejercicios

Ciclos termodinámicos simples

5.1. Procesos estacionarios
5.2. Ciclos de potencia
5.3. Ciclo ideal o ciclo de Carnot
5.4. Ciclo de vapor: ciclo Rankine
5.5. Ciclo de gas: ciclo Brayton de aire estándar
5.6. Ciclos de aire estándar en motores alternativos: ciclos otto, diésel y dual
5.7. Ciclos de refrigeración (Rankine y Brayton inversos)
Ejercicios

PARTE II. PRINCIPIOS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR

Modos de transferencia de calor

6.1. Introducción
6.2. Modos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación
Ejercicios

Balance de energía en transferencia de calor

7.1. Balance de energía en transferencia de calor
Ejercicios

Conducción: ecuación de difusión del calor. Resistencias térmicas

8.1. Ecuación de difusión del calor
8.2. Conducción unidimensional, estacionaria y sin generación de calor: geometría plana
8.3. Conducción unidimensional, estacionaria y sin generación de calor: geometría cilíndrica
8.4. Conducción unidimensional, estacionaria y sin generación de calor: geometría esférica
8.5. Resistencias térmicas Ejercicios

Circuito térmico equivalente. Transferencia de calor estacionaria

9.1. Circuito térmico equivalente en serie en geometría plana
9.2. Circuito térmico equivalente para un flujo de calor en serie en geometría plana
9.3. Circuito térmico equivalente en paralelo en geometría plana
9.4. Circuito térmico equivalente en serie en geometría cilíndrica
9.5. Radio crítico de aislamiento en tuberías
Ejercicios

Conducción unidimensional estacionaria con generación de calor

10.1. Geometría plana con generación de calor
10.2. Geometría cilíndrica con generación de calor
Ejercicios

Transferencia de calor en superficies extendidas: aletas

11.1. Introducción y tipos de aletas
11.2. Balance de energía de aletas
11.3. Aletas de sección uniforme con Bi <<1
11.4. Parámetros característicos de las aletas
11.5. Circuito térmico equivalente de superficies aleteadas
11.6. Aletas de sección no uniforme
Ejercicios

Métodos aproximados de transferencia de calor en transitorio

12.1. Enfriamiento o calentamiento por convección
12.2. Calentamiento con generación de calor
12.3. Potencia térmica intercambiada
12.4. Energía intercambiada
Ejercicios

Bibliografía