Análisis De La Transferencia De Calor En Una Pared De Fuego De Avión Frente Altas Temperaturas De Servicio, Por Medio De Un Proceso Analítico Del Fenómeno De Conducción Bidimensional Bajo Condiciones Ideales

Análisis de la transferencia de calor en una pared de fuego de avión frente altas
temperaturas de servicio, por medio de un proceso analítico del fenómeno de
conducción bidimensional bajo condiciones ideales

ToshiroRafael Núñez Torres1, María Camila Rincón Gil2,
Anni Johanna Lotero Sánchez3,Alejandro García4
1.Facultad ingeniería aeronáutica, 2.Facultad ingeniería química, 3. Facultadingeniería química, 4. Facultad ingeniería aeronáutica

Universidad Pontificia Bolivariana, Medellín - Colombia, 2011

Resumen
Este proyecto abarca el estudio generalizado, bajo circunstancias ideales y condiciones (de frontera)
establecidas, de la transferencia de calor por conducción en una pared de fuego de un avión, con la
implementación de un método analítico que brinda solución a unaecuación diferencial parcial de segundo
orden. Mediante el cambio de variable adecuado se llega a una simplificación de la ecuación de segundo
orden a dos lineales de primer orden separables. La solución obtenida provee la temperatura de un punto en
particular de la pared de fuego a unas temperaturas T1 y T2 constantes en un instante, pero variables en las
tres etapas de vuelo: despegue, crucero yaterrizaje.
Palabras clave: transferencia de calor, conducción, pared de fuego, método analítico, ecuación diferencial
parcial, cambio de variable, condiciones de frontera, etapas de vuelo

Abstract

The project involves the general study, under ideal circumstances and conditions (boundary) established, the
conduction heat transferring firewall from an airplane, with the implementation ofan analytical method that
provides a solution to a partial differential equation second order. By appropriate change of variable can leads
to a simplification of the second order equation to two first-order linear separable. The resulting solution
provides the temperature of a particular point on the wall of fire at temperatures T1 and T2 constants in an
instant, but variables in the threephases of flight: takeoff, cruise and landing.
Keywords: heat transfer, heat transmission, firewall, analytical method,partial differential equation, change of
variableboundary conditions, flight stages.

1. Introducción
En la ingeniería aeronáutica, el calentamiento en
componentes estructurales y aislantes de
aeronaves, es un fenómeno de amplio estudio.Por
esto se pretende estudiar ycomprender el proceso
de la transferencia de calor que tiene lugar en las
paredes de fuego de los motores recíprocos en
aviones pequeños (menores a 5700 kg de peso
bruto de operación); y a su vez analizar bajo qué
condiciones y con qué materiales es posible haya
mejor transferencia de calor. En este proyecto se
abarca un evento en particular del proceso de
transferencia de calor en una pared defuego, a
saber la conducción, el cual se asemeja
grandemente al estudio de paredes planas.
El análisis se lleva a cabo por medio de la
implementación de la ecuación diferencial parcial
de segundo orden de transferencia de calor para
fenómenos conductivos bidimensionales, en
condiciones ideales (ley de Fourier), está planteada
para las variables x e y, que corresponden para
este caso, alas coordenadas de ancho y largo de
la pared de fuego respectivamente. El desarrollo de
la ecuación diferencial parcial se lleva a cabo
usando el método de separación de variables por
medio de la escogencia de una variable θ, que
relaciona dos temperaturas, T1 y T2, que serán
constantes en un tiempo t0determinado, pero que
varían conforme se presentan las etapas de
despegue, crucero yaterrizaje. En esta ocasión, el
tiempo no es una variable considerada para el
análisis que se plantea, pues se parte del supuesto
de conocer las temperaturas T1 y T2 en un tiempo
determinado para cada una de las etapas del
vuelo, esto de hecho es posible y se cuenta hoy
día con medidores de temperatura en las seccione
calientes de la aeronaves. La temperatura T1
corresponde a la temperatura...