Transferencia de calor

TRANSFERENCIA DE CALOR
La transferencia de energía térmica o calor entre dos cuerpos diferentes por conducción o convección requiere el contacto directo de las moléculas de diferentes cuerpos, y se diferencian en que en la primera no hay movimiento macroscópico de materia mientras que en la segunda sí lo hay.

TRANSFERENCIA POR CONDUCCION:
La conducción térmica está determinada por la ley deFourier. Establece que la tasa de transferencia de calor por conducción en una dirección dada, es proporcional al área normal a la dirección del flujo de calor y al gradiente de temperatura en esa dirección.

La conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con las que está encontacto. En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(K·m). También se lo expresa en J/(s·°C·m). La conductividad térmica es una magnitud intensiva. La conductividad térmica es un escalar k definido como:


Coeficientes λ para distintos materiales |
Material | λ | Material | λ | Material | λ |
Acero | 47-58 | Corcho | 0,04-0,30 | Mercurio | 83,7 |
Agua |0,58 | Estaño | 64,0 | Mica | 0,35 |
Aire | 0,02 | Fibra de vidrio | 0,03-0,07 | Níquel | 52,3 |
Alcohol | 0,16 | Glicerina | 0,29 | Oro | 308,2 |
Alpaca | 29,1 | Hierro | 80,2 | Parafina | 0,21 |
Aluminio | 209,3 | Ladrillo | 0,80 | Plata | 406,1-418,7 |
Amianto | 0,04 | Ladrillo refractario | 0,47-1,05 | Plomo | 35,0 |
Bronce | 116-186 | Latón | 81-116 | Vidrio | 0,6-1,0 |
Zinc |106-140 | Litio | 301,2 | | |
Cobre | 372,1-385,2 | Madera | 0,13 | | |

Tipos de aislante térmico
1. Corcho: Normalmente se usa en forma de aglomerados, formando paneles. Su mayor ventaja es la inercia térmica que presenta.
* Densidad: 110 kg/m3
* Coeficiente de conductividad térmica: 0,039 W/(m·K)
2. Celulosa: Se trata de papel de periódico reciclado molido, al que se lehan añadido unas sales de borax, para darle propiedades ignífugas, insecticidas y antifúngicas. Su mayor ventaja es que se comporta como la madera, equilibrando puntas de temperaturas a la vez que tiene una gran capacidad térmica de almacenamiento, se comporta de forma anticíclica durante 12 horas, manteniendo así el frescor matutino en verano durante las tardes. En invierno protege contra elfrío de forma similar como lo hace la madera.

* Densidad: 30-60 kg/m3
* Coeficiente de conductividad térmica: 0,039 W/(m·K)

3. Poliestireno expandido (EPS): es un aislante derivado del petróleo y del gas natural, de los que se obtiene el polímero plástico estireno en forma de gránulos. Posee un buen comportamiento térmico en densidades que van de 12 kg/m³ a 30 kg/m³
* Tiene uncoeficiente de conductividad de 0,045 a 0,034 W/(m·K), que depende de la densidad (por regla general, a mayor densidad menos aislamiento).

4. Espuma de polietileno: La espuma de polietileno se caracteriza por ser económica, hidrófuga y fácil de colocar. Con respecto a su rendimiento térmico se puede decir que es de carácter medio. Coeficiente de conductividad térmica: 0,036 a 0,046 W/(m·K).5. LANA DE VIDRIO: Constituida por numerosas pequeñas celdas de aire que disminuye el pasaje del calor. Esta característica confiere a la Lana de Vidrio, coeficientes de conductividad térmica bajos, que combinados con espesores adecuados ofrece elevada resistencia térmica, es decir, la dificulta al intercambio de vapor de la resistencia, mejor será la aislación. Excelente coeficiente deconductividad térmica, que oscila de 0,028 a 0,036 Kcal./m.h.°C, según tipos.

TRANSFERENCIA POR CONVECCION:
La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Estos, al...