Conduccion Radial

3. PARTE CONCEPTUAL
1. Investigue sobre la conductividad térmica (definición y datos importantes).
La conductividad térmica es una propiedad característica de cada material, que mide la capacidad de conducción de calor, o la capacidad de cada material a transmitir la energía cinética entre sus moléculas a otras adyacentes. Generalmente, los datos sobre conductividad técnica están basados enmedidas experimentales, salvo en el caso de los gases a baja temperatura, donde es posible predecir esta propiedad analíticamente. Generalmente, la conductividad térmica varía con la temperatura, pero para efectos prácticos, se considera constante a la temperatura media del sistema.
Los metales son los mejores conductores de calor, su conductividad térmica varía entre 0 y 450WmK, mientras que laconductividad térmica en gases y líquidos, varía entre 0 y 0,8WmK, quedando en manifiesto la gran diferencia que existe en la conductividad térmica para distintos materiales.
2. Cite valores de conductividades térmicas para materiales conductores y aislantes, que
sean utilizados en la industria de procesos (A lo menos 5 de cada uno).
Conductividad térmica de materiales conductores:
Cobre:386 WmK
Aluminio 204 WmK
Oro: 308 WmK
Plata: 406,1-418,7 WmK
Hierro: 80,2 WmK
Conductividad térmica de materiales aislantes:
Aire: 0,02 WmK
Vidrio: 0,6-1,0 WmK
Madera: 0,13 WmK
Espuma de poliuretano: 0,029 WmK
Cerámica: 0,37 WmK:
3. Investigue los efectos de la temperatura y de la presión sobre la conductividad de los materiales. Adjunte gráficas que ilustren este comportamiento paralíquido, sólidos y gas.
Experimentalmente se ha demostrado que para los gases de baja densidad, la conductividad térmica aumenta con la temperatura, mientras que para los líquidos, esta propiedad disminuya a medida que aumenta la temperatura. Normalmente para los materiales sólidos, la conductividad térmica aumenta a medida que la temperatura y la presión aumentan.
A continuación se presenta ungráfico de la conductividad térmica reducida en función de la temperatura y presión reducidas para los gases Monoatómicos

A continuación se presentan dos gráficos donde se representa la conductividad térmica de metales, líquidos y gases en función de la temperatura.

6.
Cuando uno decide agregar una capa de aislante a una pared o ventana, esto se logra agregando un material aislante, y mientrasmayor sea el espesor, mas resistencia térmica ofrecerá, ya que el área se mantiene constante, ahora, al agregar un aislante a una tubería, hay que tener cuidado, ya que no basta con que el aislante sea lo suficientemente espeso, ya que al agregarle más aislante, se está aumentando el área de transferencia de calor. Es por esto que se introduce el concepto de valor crítico, que es un radio dado parael cual el calor transmitido alcanza un máximo. Se calcula según la siguiente relación:
RCrítico: kh
A continuación, se adjunta una representación gráfica de la variación del calor transferido en función del radio.

Como se puede observar, el punto donde se disipa menor cantidad de calor, es cuando el radio tiende a aumentar.

4.1. Ejercicio Nº1.
Se necesita realizar la aislación de unconductor eléctrico de 10 [mm] de diámetro, para esto se utiliza un aislamiento A. La temperatura superficial del conductor es de 200 [°C] debido a la corriente eléctrica que se hace pasar por él. Se sabe además que el fluido en el cual se encuentra sumergido dicho conductor se encuentra a 25[°C] y el coeficiente de convección del medio es de 140 Wm2K
- Determine cual es el radio crítico asociadocon el revestimiento
- ¿Cuál es el flujo de calor para el cable sin revestimiento y con un revestimiento equivalente al radio crítico?
- ¿Cuál es el radio necesario que debe tener el aislante A para disminuir las pérdidas al ambiente en un 25% respecto al conductor sin revestimiento?
- El radio crítico se define como RCrítico: kh, si se toma en cuenta que la conductividad térmica es de...