Estrategia en la determinación del factor de forma de radiación ilustrado con el sistema plano-esfera

En el diseño de hornos y dispositivos que calientan o enfrían sistemas mediante radiación se necesita calcular el factor de forma, el cual permite determinar la transferencia de calor por radiación entre superficies que estén a distinta temperatura. Generalmente, en los textos que tratan de transferencia de calor se deduce y muestra la ecuación para obtener el factor de forma entre dos superficies que intercambian calor por radiación para configuraciones muy sencillas, pero no se enseña cómo se hace el cálculo para geometrías y configuraciones un poco más complejas. Mediante este documento se pretende dar –con fines netamente académicos– una estrategia para calcular el factor de forma de otras configuraciones, mostrando dicha estrategia al desarrollar un caso particular, como el cálculo del factor de forma plano-esfera

Gestión del conocimiento: perspectiva multidisciplinaria. Volumen 11

El libro “Gestión del Conocimiento. Perspectiva Multidisciplinaria”, Volumen 11, de la Colección Unión Global, es resultado de investigaciones. Los capítulos del libro, son resultados de investigaciones desarrolladas por sus autores. El libro cuenta con el apoyo de los grupos de investigación: Universidad Sur del Lago “Jesús María Semprúm” (UNESUR), Zulia – Venezuela; Universidad Politécnica Territorial de Falcón Alonso Gamero (UPTAG), Falcón – Venezuela; Universidad Politécnica Territorial de Mérida Kleber Ramírez (UPTM), Mérida – Venezuela; Universidad Guanajuato (UG) - Campus Celaya - Salvatierra - Cuerpo Académico de Biodesarrollo y Bioeconomía en las Organizaciones y Políticas Públicas (C.A.B.B.O.P.P), Guanajuato – México; Centro de Altos Estudios de Venezuela (CEALEVE), Zulia – Venezuela, Centro Integral de Formación Educativa Especializada del Sur (CIFE - SUR) - Zulia - Venezuela, Centro de Investigaciones Internacionales SAS (CIN), Antioquia - Colombia.y diferentes grupos de investigación del ámbito nacional e internacional que hoy se unen para estrechar vínculos investigativos, para que sus aportes científicos formen parte de los libros que se publiquen en formatos digital e impreso

Estrategia en la determinación del factor de forma de radiación ilustrado con el sistema plano-esfera

En el diseño de hornos y dispositivos que calientan o enfrían sistemas mediante radiación se necesita calcular el factor de forma, el cual permite determinar la transferencia de calor por radiación entre superficies que estén a distinta temperatura. Generalmente, en los textos que tratan de transferencia de calor se deduce y muestra la ecuación para obtener el factor de forma entre dos superficies que intercambian calor por radiación para configuraciones muy sencillas, pero no se enseña cómo se hace el cálculo para geometrías y configuraciones un poco más complejas. Mediante este documento se pretende dar –con fines netamente académicos– una estrategia para calcular el factor de forma de otras configuraciones, mostrando dicha estrategia al desarrollar un caso particular, como el cálculo del factor de forma plano-esfera

Metodología para determinación de factores de forma de radiación aplicada a la configuración particular plano-esfera

En el diseño de hornos y dispositivos que calientan o enfrían sistemas mediante radiación se necesita calcular el factor de forma, el cual permite determinar la transferencia de calor por radiación entre superficies que estén a diferente temperatura. Generalmente los textos de transferencia de calor deducen y muestran la ecuación para obtener el factor de forma entre dos superficies que intercambian calor por radiación para configuraciones muy sencillas, pero no muestran cómo se hace el cálculo para geometrías y configuraciones un poco más completas. Muchos de los estudiantes que han cursado la asignatura o asignaturas de transferencia de calor quedan con la impresión de que los factores de forma se calculan sin ningún problema. Otros preguntan por qué en los textos no muestran cómo se calcula el factor de forma para configuraciones un poco más complejas o más reales. Este documento pretende responder esa inquietud, además de presentar como objetivo una estrategia de cálculo con fines netamente pedagógicos que puede ser aplicada a otras configuraciones más complejas

Análisis de estabilidad del reactor PFTR para una reacción con cinética de primer orden utilizando la funcional de Lyapunov

Abunda la literatura referente al análisis de estabilidad de reactores con parámetros globalizados de concentración y temperatura (por ejemplo el CSTR), en cambio es escasa la literatura sobre la estabilidad de reactores con parámetros distribuidos donde existe distribución espacial de concentración y temperatura, como es el caso del reactor tubular PFTR. Este documento analiza la estabilidad del reactor PFTR isotérmico y no isotérmico para una reacción con cinética de primer orden utilizando la funcional de Lyapunov. Se trabaja con una cinética de primer orden pues un objetivo de este artículo es mostrar cómo se aplica la funcional de Lyapunov al análisis de un reactor de parámetros distribuidos, dado que es casi inexistente la literatura sobre el método de la funcional de Lyapunov aplicada a la estabilidad de reactores (técnica usada en el análisis de estabilidad de sistemas en ingeniería eléctrica). El análisis de estabilidad dio como resultado perfiles de temperatura y concentración asintóticamente estables para los casos PFTR isotérmico, no isotérmico con constante cinética independiente de la temperatura y PFTR no isotérmico adiabático. Para el PFTR con retiro de calor el análisis condujo a una región de estabilidad asintótica y a una región incierta donde puede o no haber oscilaciones

Las matemáticas y La ingeniería química, una relación sinérgica

Since first pensums Mathematics have been in Chemical Engineering programs. They were formative assignature with application of deductive logic and formal character. Now they are a tool to project, to analysis and to optimization of chemical processes. The mathematical models brought about heavy relation between Mathematics and Chemical Engineering. Many books, about Applied Mathematics, were wroten by Chemical Engineers with mathematical specialization or mathematician with chemical engineering specialization. This aspect demonstrate that the mathematics teaching in chemical engineering requires this duality.Las matemáticas han estado incluidas en los pensums de ingeniería química desde sus comienzos inicialmente como un aspecto formativo, en la aplicación de la lógica deductiva y su carácter formal, y posteriormente como una herramienta para el diseño, el análisis y optimización de procesos químicos. El modelo matemático trajo una mayor relación entre las dos disciplinas, pues la solución de los modelos requirió de técnicas más exactas y rápidas. Numerosos libros sobre matemáticas aplicadas han sido escritos por ingenieros químicos especializados en matemáticas o matemáticos con especialidad en Ingeniería Química, lo cual demuestra la dualidad que debe darse en la enseñanza de esta asignatura

Modelo para la gasificación del cuesco de palma aceitera

During the extraction of palm oil, the amount of palm fruit generated in this agro-industry represents more than 50% without considering residual biomass. The oil palm fruit in turn consists of endocarp, mesocarp, and seed; The latter obtained in the extraction of the oil, is also called quartz and has attractive characteristics for thermal exploitation such as the high carbon content, low ash level (also of flux ash) and excellent storage stability (by its low humidity), a suitable hardness and low volatile content. The gasification of this type of biomass is a good option to supply energy requirements and also provide an adequate disposal of waste generated in the palm oil industry. The design and optimization of this process requires a mathematical model, which is intended to be built for a fixed bed reactor with indirect heating to allow the gasification of the palm line. In this way a description of the process is made identifying the phenomenology of the same in which the concepts of transfer of energy, mass and moment are applied, including the different chemical reactions that occur in the process of gasification, in order to carry out the respective balances Energy transfer, mass and momentum for the solid and gaseous phase, whereby a heterogeneous reaction occurs between the carbonization produced corresponding to the solid phase and the gassing agent corresponding to the gas phase. They propose a simple model and another complex each with their respective considerations (scope) and differential equations with their respective spatio-temporal conditions.Durante la extracción de aceite de palma, la cantidad de fruto de palma generada en esta agroindustria representa más del 50% sin considerar la biomasa residual. El fruto de palma aceitero a su vez se compone de endocarpio, mesocarpio, y semilla; esta última obtenida en la extracción del aceite es llamada también cuesco de palma y tiene unas características atractivas para aprovechamiento térmico, como es el alto contenido de carbono, bajo nivel de cenizas (también de cenizas fundentes); además, presenta una excelente estabilidad de almacenamiento (gracias a su baja humedad), una dureza adecuada y bajo contenido de volátiles. La gasificación de este tipo de biomasa es una buena opción para suplir requerimientos energéticos y brindar, igualmente, una adecuada disposición de los residuos generados en la industria del aceite de palma. Para el diseño y optimización de este proceso se requiere de un modelo matemático, el cual pretende ser construido para un reactor de lecho fijo con calentamiento indirecto que permita la gasificación del cuesco de palma. De esta manera, se hace una descripción del proceso identificando la fenomenología del mismo en el cual se aplican los conceptos de transferencia de energía, masa y momento, incluyendo las diferentes reacciones químicas heterogéneas que se producen en el proceso de gasificación, para así realizar los respectivos balances de transferencia de energía, masa y momento para la fase sólida y gaseosa, por lo que se produce una reacción heterogénea entre el carbonizado producido que corresponde a la fase sólida y el agente de gasificación que corresponde a la fase gaseosa. Se proponen un modelo simple y otro complejo, cada uno con sus respectivas consideraciones (alcance) y ecuaciones diferenciales con sus respectivas condiciones espacio-temporales