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Ingeniería térmica

La ingeniería térmica es una subdisciplina especializada de la ingeniería mecánica que se ocupa del movimiento y la transferencia de energía térmica. La energía puede transferirse entre dos medios o transformarse en otras formas de energía.

Aspectos de la ingeniería térmica

La ingeniería térmica involucra la termodinámica, la mecánica de líquidos y la transferencia de calor y masa. Este conocimiento es importante cuando se opera casi cualquier máquina. Los sistemas experimentan acumulación de calor a partir de elementos mecánicos y circuitos eléctricos. Este calor, si no se redirige, puede dañar el sistema. Los ingenieros térmicos trabajan para diseñar la inclusión de ventiladores o circuladores de líquido para regular la temperatura interna del dispositivo. Las computadoras y las baterías de automóviles son dos ejemplos de este principio en acción.

Termodinámica

La termodinámica es la ciencia de la energía, incluida la producción, el almacenamiento, la transferencia y la conversión. La termodinámica, que es una rama tanto de la física como de la ciencia de la ingeniería, explica los efectos del trabajo, el calor y la energía en un sistema. Para comprender la termodinámica, es importante comprender la ley científica sobre la conservación de la energía, que establece que la energía no se crea ni se destruye, solo puede cambiar de forma. La energía hace esto en termodinámica a través de la transferencia de calor.

Mecánica de fluidos

La mecánica de fluidos se ocupa de líquidos, gases y plasmas, incluido cómo funcionan y cómo reaccionan a las fuerzas que se les aplican. Esta categoría se puede dividir en estática de fluidos y dinámica de fluidos. La estática de fluidos es cuando los fluidos están en reposo, mientras que la dinámica de fluidos se ocupa del flujo de fluidos. La dinámica de fluidos es un importante campo de estudio y se incluye en la mayoría de los procesos industriales, especialmente en aquellos que involucran la transferencia de calor.

Transferencia de calor y transferencia de masa

Los ingenieros térmicos estudian la transferencia de calor, que se refiere a la creación, utilización, conversión e intercambio de calor entre sistemas. La transferencia de calor se divide en varios mecanismos, que incluyen:

Conducción de calor: También llamada difusión, la conducción de calor es el intercambio directo de energía cinética de partículas entre dos sistemas cuando un sistema está a una temperatura diferente de otro o de su entorno.

Convección de calor: La convección de calor implica la transferencia de masa de un área a otra. Ocurre cuando la mayor parte de un fluido transfiere calor a medida que se mueve la materia dentro del fluido.

Radiación térmica: La radiación térmica es la transferencia de calor por radiación electromagnética sin necesidad de que haya materia presente entre sistemas. La luz del sol es un buen ejemplo de radiación.

¿Cómo funciona la ingeniería térmica?

Muchas plantas de procesamiento usan máquinas que utilizan la transferencia de calor. El ingeniero térmico es responsable de garantizar que se transfiera la cantidad correcta de energía para el funcionamiento de la máquina. Demasiada energía y los componentes podrían sobrecalentarse y fallar. Muy poca energía y toda la máquina podría apagarse.

Algunos sistemas que usan transferencia de calor y pueden requerir un ingeniero térmico incluyen:

Motores de combustión

Sistemas de aire comprimido

Sistemas de refrigeración, incluso para chips informáticos

Intercambiadores de calor

climatización

Calentadores de proceso

Sistemas de refrigeración

Calefacción solar

Aislamiento térmico

Las centrales térmicas

¿Qué hace un ingeniero térmico?

Los ingenieros térmicos utilizan su experiencia en termodinámica para crear, mantener o reparar sistemas mecánicos. Los sistemas generalmente involucran un proceso que transfiere energía térmica hacia o desde otras formas de energía. El calor generalmente se transfiere a través de fluidos, como líquidos o gases, por lo que es importante un conocimiento sólido de la dinámica de fluidos.&

También funcionan en sistemas de varias escalas, desde extremadamente grandes, como un motor de avión o un calentador industrial, hasta muy pequeños, como dentro de la electrónica. A veces, los ingenieros térmicos trabajan en proyectos teóricos en lugar de construir o reparar sistemas completos. Las actividades y responsabilidades pueden incluir: