Energìa

IV.- TRANSMISIÓN DE CALOR
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IV.1.- CONDUCCIÓN TÉRMICA La temperatura es una propiedad intrínseca de la materia, que indica el nivel de energía de sus moléculas. Cuanto más elevada es la temperatura, mayor es la energía cinética o actividad molecular de la sustancia en cuestión. La conducción molecular del calor es simplemente una transferencia de energía debida a unadiferencia de temperaturas, entre moléculas de una sustancia sólida, líquida o gaseosa. La transferencia de calor por conducción se evalúa por medio de la ley de Fourier, de la forma: Qk = - k A dT dx El flujo de calor qk es positivo cuando el gradiente de temperatura dT es negativo, resultado que dx es congruente con el Segundo Principio de la Termodinámica, e indica que el calor fluye en lamisma dirección que las temperaturas decrecientes. € € La conductividad térmica k es una propiedad del material que caracteriza su posibilidad de conducir o transmitir calor; en la Tabla IV.1 se indican algunos valores de conductividades térmicas. L Otra forma de la ecuación de Fourier, es Qk = k A ( T1 - T2 ), en la que el término se denomina L kA resistividad térmica Rk . En régimen permanente lastemperaturas varían de un punto a otro del sistema, pero la tempera€ tura de cada uno de los puntos permanece inalterable en el tiempo. €
Tabla IV.1.- Conductividad térmica k de algunos materiales comunes

Materiales Gases a presión atmosférica Materiales aislantes Líquidos no metálicos Ladrillo, piedra, hormigón (Sólidos no metálicos) Metales líquidos Aleaciones Metales puros
IV.-95Btu/ft.h.ºF 0,004 a 0,7 0,01 a 0,12 0,05 a 0,4 0,02 a 1,5 5 a 45 8 a 70 30 a 240

W/mºC 0,007 a 1,2 0,02 a 0,21 0,09 a 0,7 0,04 a 2,6 8,6 a 78 14 a 121 52 a 415

En régimen transitorio la conducción de calor implica un almacenamiento de energía térmica. Por ejemplo, en el calentamiento de un hogar hay que suministrar el calor suficiente para elevar la temperatura de las paredes hasta sus nuevosvalores de operación y aportar el calor que compense las pérdidas en régimen permanente para el funcionamiento normal. En las calderas de gran potencia que operan continuamente durante prolongados períodos de tiempo, el calor almacenado en las paredes y en el metal de la caldera es una fracción insignificante del aporte total de calor. En las calderas pequeñas, con cerramientos de refractario y quefuncionan a tiempo parcial o, incluso, en aquellas calderas con hogares que frecuentemente se calientan y enfrían en operación discontinua, la energía almacenada en las paredes durante la puesta en servicio, puede ser una fracción considerable del aporte total de calor. La conducción en régimen transitorio tiene mucha importancia en la igualación de temperaturas en el calderín de vapor de lacaldera, durante los períodos de aumento o disminución de presión de la unidad. En aquella parte del calderín que se encuentra por debajo del nivel de la superficie libre del agua, la superficie interior del mismo está calentada por su contacto con el agua de la caldera, mientras que la superficie interior del calderín de vapor que se encuentra por encima de dicha superficie libre del agua, estácalentada por la condensación del vapor situado sobre el citado nivel. Durante un período transitorio de calentamiento, las temperaturas interior y exterior de la superficie del calderín de vapor aumentan por conducción, de forma que la diferencia de temperaturas a través de la pared del calderín, son mayores que las correspondientes a los períodos en régimen permanente, lo que implica solicitacionesmayores, por lo que hay que controlar el incremento de temperatura y presión, con el fin de mantener siempre las solicitaciones térmicas dentro de unos límites aceptables, a efectos de proteger el calderín de vapor. Durante los períodos de reducción de presión, la superficie interior del calderín que se encuentra bajo el nivel de agua, está refrigerada por el agua de la caldera; la parte alta del...