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PROBLEMAS BLOQUE 2 – Transmisión de Calor
Transmisión de calor por CONDUCCIÓN
INTRODUCCIÓN: ECUACIÓN GENERAL DE LA CONDUCCIÓN
Problema 1
Las temperaturas de las dos caras de una ventana son 20 y -12ºC. Si las dimensiones de la ventana son: 80 x 40 x 1.6
cm y su conductividad térmica es de 0.78 W/mºC. Determina el calor que sale por la ventana en 3 horas.
Sol. 5391 kJ
Problema 2
Para sujetar unacapa de aislante a una chapa metálica se emplea unos remaches de aluminio, cuya forma
geométrica puede asimilarse a un tronco de cono de 5 cm de altura, siendo 6 y 4 mm respectivamente los
diámetros de las bases, entre las cuales se mantiene una diferencia de temperatura de 18ºC. Suponiendo que la
superficie lateral está perfectamente aislada y que el campo de temperaturas es unidireccional,determínese el
flujo de calor transmitido por conducción a través de cada remache. Conductividad térmica del aluminio k = 197
kcal/hmºC.
Sol. 1.34 kcal/h
Problema 3
Una placa de 2 cm de espesor está expuesta a los rayos solares por una de sus caras y absorbe 900 W/m2. Esta
energía se disipa por convección en aire a 25ºC por la otra cara de la placa. Si el coeficiente de película entre la
placa y el airees de 15 W/m2ºC. Determinar la temperatura de la superficie no expuesta al sol. La conductividad
térmica de la placa es de 40 W/mºC. ¿Cuál será la temperatura de la otra cara?.
Sol. 85 ºC y 85.45ºC
Problema 4
Una delgada placa de metal se coloca entre dos superficies radiantes a temperatura de 1000 y 400 K. Suponiendo
que todas las superficies se comportan como cuerpos negros, calcular latemperatura de la placa intermedia.
Sol. 835.5 K
CONDUCCIÓN EN RÉGIMEN ESTACIONARIO.
Problema 5
Determinar la distribución de temperatura T(r) y la densidad de flujo de calor, de un cilindro de radio r=b en el que
el calor generado en el cilindro es g0 W/m3, la superficie exterior se mantiene a 0ºC y su conductividad térmica es K.
Repetir el problema cuando la generación de calor en el cilindro sea de laforma: g(r) = g0 ( 1 - r/b ) W/m3

Sol.:

a) T(r) =

g0
g r
( b2 - r 2 ) ; J(r) = o
4K
2

b) T(r) =

2
g 0  5 b2 r 2 r 3 
r

- +  ; J(r)= g o  - r 


K  36 4 9b 
 2 3b 

Problema 6
Determinar la distribución de temperatura en una esfera de radio r = b y conductividad térmica K que
genera calor en su interior de una manera uniforme g0 W/m3 y disipa este calor por convección con elaire a
Ta con un coeficiente de película h. Determínese también la densidad de flujo de calor en la superficie
exterior de la esfera.

g0 b
Sol.: T(r) = g 0 ( b2 - 2 ) + g 0 b +
r
T a ; J(b) =
6K

3h

3

Problema 7
Un tubo desnudo normalizado de 25 mm, con una temperatura superficial de 175ºC se coloca en aire a
30ºC. El coeficiente de película entre la superficie y el aire es de 4,9 W/m2ºC. Sedesea reducir las pérdidas
de calor al 50% mediante la colocación de un aislante de K=0.15 W/mºC. Si la temperatura superficial de la
tubería y el coeficiente de película permanecen constantes al añadir el aislante, calcular el espesor
necesario. ¿Tiene este espesor un valor aceptable desde el punto de vista económico? Coeficiente de
conductividad del tubo K = 48 W/mºC.
Sol. No es aceptable
Problema8
Un conductor de 0,8 cm de diámetro se enfría en aire a 30ºC con un coeficiente de película h = 120
W/m2ºC. La temperatura del conductor se mantiene a 130 ºC. Calcular las pérdidas de calor por metro de
conductor y las del conductor cubierto con un aislante de conductividad térmica K = 1,2 W/mºC y el espesor
que proporciona el radio crítico de aislamiento.

Sol. Q/l = 301,6 W/m y Q/l aislado =393,46 W/m
PAREDES MÚLTIPLES
Problema 9
Uno de los cerramientos verticales de separación con el exterior de cierto edificio posee la
siguiente composición:
Composición
a) Guarnecido y enlucido interior de yeso

densidad (kg/m3) espesor (mm)
------

b) Tabique de ladrillo hueco formato métrico ------

K (W/(m.ºC)

20
90

0.30
0.49

c) Panel rígido de polietileno expandido

15

50

0.037

d) Raseo...