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• Jairo Zuñiga

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Sistemas Concentrados y no concentrados En el análisis de transferencia de calor, se observa que algunos cuerpos se comportan como un paquete cuya temperatura interior permanece uniforme en todo momento durante la transmisión de calor. La temperatura de esos cuerpos se puede tomar sólo como una función del tiempo y el análisis del fenómeno que utiliza esta idealización se llama análisis de sistema concentrado. Por ejemplo, si tomamos una bola pequeña de cobre que sale de un horno veremos que su temperatura cambia con el tiempo, pero no varía mucho de un punto a otro de la bola al transcurrir el tiempo. Por tanto, se puede considerar que la temperatura de la bola permanece uniforme durante todo el tiempo y se puede hablar de esa temperatura sin referirse a una ubicación específica.

Ahora consideremos un trozo de carne (asado) dentro de un horno. La temperatura dentro del asado no es uniforme; las partes exteriores están bien cocidas en tanto que la zona central (llamado el punto más frío) apenas está caliente. Por tanto, en este caso no es aplicable el análisis de sistemas concentrados.

Numero de Biot

El número de Biot (Bi) es un parámetro adimensional y representa la razón entre el coeficiente de transferencia convectiva de calor en la superficie del sólido y la conductancia específica de ese sólido. Cuando un cuerpo sólido se calienta por un fluido más caliente que lo rodea (como una papa que se está horneando), en principio el calor es llevado por convección hacia el cuerpo y después, por conducción hacia el interior del cuerpo. El número de Biot es la razón de la resistencia interna de un cuerpo a la conducción del calor con respecto a su resistencia externa a la convección de calor. Este número adimensional nos ayuda a definir si el sistema analizado es concentrado o no. Bi= Bi=

h∗LC k

Lc=

V A

Resistenc ia Térmica a la conducció n Resistenci a T érmica Externa a la convección

Donde: LC  = longitud característica Ls = V/A (volumen/área) h = coeficiente convectivo de calor K = Coeficiente conductivo de calor Longitud Característica: Esfera

Lc =

V 4∗π∗r 2 /3 r = = A 3 4∗π∗r 2

Si: 

Bi < 0,1, el proceso se llama de resistencia interna despreciable; en este caso K deberá ser grande y/o el volumen del cuerpo pequeño y los gradientes de temperatura en el interior del cuerpo serán pequeños. La resistencia externa predomina. El problema puede ser resuelto mediante el análisis de sistemas concentrados.



Si Bi está entre 0,1 y 40, la resistencia externa y a la resistencia interna determinan la transferencia de calor y requieren ser considerados en conjunto.

Alimentos un numero de biot alto Los alimentos alcanzan un numero de Biot alto esto se debe principalmente a que los coeficientes de conductividad son generalmente bajos. Un valor de Bi alto indica que la resistencia conductiva es la que controla el proceso, es decir que hay, as capacidad de que el calor salga de la superficie por convección, a que este se transfiera a través del cuerpo por conducción. Esquema de transferencia de calor a una esfera