Transferencia De Energia Con Vapor

Para conocer los conceptos de protección contra heladas, es importante tener una buena descripción de los constituyentes de la atmósfera y su relación con el contenido de energía. Cuantitativamente, las moléculas de nitrógeno (N2) y oxígeno (O2) son los principales constituyentes de la atmósfera siendo el vapor de agua (H20) un componente menor (y variable). En un metro cúbico de aire hay más moléculas de gases que estrellas en el universo (aproximadamente 2,69×1025), pero el volumen que ocupan las moléculas es menos de un 0,1% del volumen total del aire (Horstmeyer, 2001). Así, mientras el número de moléculas de aire en un metro cúbico de atmósfera es inmenso, la atmósfera de la Tierra es prácticamente un espacio vacío. Sin embargo, las moléculas se mueven a una velocidad alta, y por tanto hay una considerable cantidad de energía cinética (i.e. calor sensible) en el aire.

Las tasas de transferencia de energía determinan a que nivel de enfriamiento se llegará y cómo de eficaces han sidos los métodos de protección contra heladas. Las cuatro formas principales de transferencia de energía, que son importantes en la protección contra heladas, son la radiación; la conducción (o flujo de calor al suelo); la convección (i.e. la transferencia de calor sensible y calor latente en el fluido); y los cambios de fase asociados con el agua.

La radiación es la energía que proviene de los campos magnéticos y eléctricos oscilantes y a diferencia de otros mecanismos de transferencia, puede transferirse a través del espacio vacío. Buenos ejemplos son la energía que uno siente proveniente del Sol o cuando nos encontramos cerca de una hoguera. La radiación que es interceptada por una superficie se expresa normalmente en términos de energía por unidad de tiempo y por unidad de superficie (e.g. W m-2). En la protección contra heladas, la radiación neta (Rn) es un factor importante.

Funcionamiento

Los componentes que determinan (Rn), incluyen la radiación de onda corta (solar) hacia abajo (RSd) y hacia arriba (RSu), y la radiación de onda larga hacia abajo (RLd) y hacia arriba (RLu). La conducción es la transferencia de calor a través de un medio sólido, como por ejemplo el movimiento de calor a lo largo de una pieza de metal (Figura 3.1) o a través del suelo. Técnicamente, el calor del suelo se puede medir con un termómetro, y por tanto es calor sensible, pero se mueve principalmente por conducción (i.e. de molécula a molécula) a través del suelo. Cuando la energía circula a través del suelo por conducción se denomina densidad de flujo de calor en el suelo y normalmente se expresa con unidades de energía por unidad de tiempo y por unidad de superficie que traviesa (e.g. W m-2). En la protección contra heladas, el interés principal está en la densidad de flujo de calor (G) en la superficie del suelo.

El calor sensible es la energía que podemos “sentir”, y la temperatura es una medida del contenido de calor sensible del aire. Cuando el contenido de calor sensible del aire es alto, las moléculas tienen velocidades más altas y más colisiones entre ellas y sus alrededores, y por tanto hay más transferencia de energía cinética. Por ejemplo, un termómetro situado en un aire más caliente tendrá más colisiones con las moléculas del aire, se transferirá al termómetro energía cinética adicional y la temperatura

...