LEY DE FOURIER

LEY DE FOURIER

1. La ley de la conducción térmica de Fourier establece que la tasa de tiempo de transferencia de calor a través de un material es proporcional al gradiente negativo en la temperatura y al área.

   • CONDUCCIÓN TERMICA
     • La conducción es uno de los tipos de transferencia térmica que permite que el calor se transmita de un objeto caliente a uno frío.
       • CONDUCCIÓN RADIAL
         • Este tipo de conducción ocurre en la práctica en superficies cilíndricas como los tubos de agua, donde el calor se transfiere mayormente normal a la superficie en dirección del radio, generalmente las pérdidas de calor en sentido axial son depreciables.
   • RESISTENCIA TERMICA
     • Es una propiedad del calor y una medida de la diferencia de temperatura por la cual un objeto o material resiste un flujo de calor. Es el recíproco de la conductancia térmica. Así como una resistencia eléctrica está asociada con la conducción de electricidad, una resistencia térmica puede estar asociada con la conducción de calor.
       • Todos los materiales son, en mayor o menor grado, conductores del calor, su disposición para este fin se califica mediante el coeficiente de conductividad. Los materiales cuyo coeficiente de conductividad es muy bajo, se denominan aislantes. Los metales son buenos conductores de calor. En contraposición, la baja conductividad es inherente a los gases.
   • TRANSFERENCIA DE CALOR
     • La transferencia de calor se produce siempre que existe un gradiente térmico o cuando dos sistemas con diferentes temperaturas se ponen en contacto. El proceso persiste hasta alcanzar el equilibrio térmico, es decir, hasta que se igualan las temperaturas. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos o regiones lo suficientemente próximas, la transferencia de calor no puede ser detenida, solo puede hacerse más lenta.
       • En general, se reconocen tres modos distintos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación, aunque, en rigor, solo la conducción y radiación debieran considerarse formas de transmisión de calor, porque solo ellas dependen exclusivamente de un desequilibrio térmico para producirse. Para que se produzca convección, tiene que haber un transporte mecánico de masa además de una diferencia de temperatura, sin embargo, teniendo en cuenta que la convección también transfiere energía de zonas con mayor temperatura a zonas con menor temperatura, normalmente se admite el modo transferencia de calor por convección.
         • TRANFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN
           • Es la transferencia de calor que se produce a través de un medio material por contacto directo entre sus partículas, cuando existe una diferencia de temperatura y en virtud del movimiento de sus micropartículas. El medio puede ser sólido, líquido o gaseoso, aunque en líquidos y gases solo se da la conducción pura si se excluye la posibilidad de convección.
             • El calor transmitido por conducción por unidad de tiempo qk es proporcional al gradiente de temperatura dT/dx multiplicado por el área A a través del cual se transfiere
               • La cantidad de calor que se transfiere por conducción, viene dada por la ley de Fourier. Esta ley afirma que la velocidad de conducción de calor a través de un cuerpo por unidad de sección transversal, es proporcional al gradiente de temperatura que existe en el cuerpo
         • TRANFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN
           • La transmisión de calor por convección se compone de dos mecanismos simultáneos. El primero, es la transferencia de calor por conducción, debido al movimiento molecular, a la que se superpone la transferencia de energía por el movimiento de fracciones del fluido que se mueven accionadas por una fuerza externa, que puede ser un gradiente de densidad (convección natural), o una diferencia de presión producida mecánicamente (convección forzada) o una combinación de ambas. La cantidad de calor transferido por convección, se rige por la ley de enfriamiento de Newton.
         • TRANFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN
           • Se puede atribuir a cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas constitutivas. En ausencia de un medio, existe una transferencia neta de calor por radiación entre dos superficies a diferentes temperaturas, debido a que todas las superficies con temperatura finita emiten energía en forma de ondas electromagnéticas. 2 El calor emitido por una superficie en la unidad de tiempo, viene dado por la ley de Stefan-Boltzmann.

2. ESTA DADO POR LA SIGUIENTE ECUACIÓN

   • Q=-K*A*dT/dX
     • Donde: Q=Conductividad de calor; K=Constante de conductividad térmica; dT= diferencia de Temperatura; dX= Espesor

3. APLICACIONES EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS

   • CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS
     • Pasteurización
     • Esterilización
   • ELIMINACIÓN DE MICROORGANISMOS
     • cocción
   • TRATAMIENTOS TERMICOS
     • Cocción
     • Horneo
     • Fritura
     • Vapor
   • PROCESADO DE ALIMENTOS
     • Cocción
     • Horneado
     • Secado
     • Congelación
     • Refrigeración
     • Pasteurización
     • Esterilización