Transmisión de calor

Transmisión del calor
Conducción.
En este caso el calor se transmite de molécula a molécula sin cambio aparente de materia, por lo que esta forma de cambio de calor interesa esencialmente a los sólidos. La elevación de temperatura aumenta la excitación de las partículas más elementales de la materia, transmitiéndose dicha excitación a las más próximas de su entorno y con ello su energíacalorífica, continuándose el proceso en el cuerpo en cuestión de la zona más caliente a la más fría. Por lógica se comprende que cuanto más denso, compacto y pesado es un cuerpo, más próximas están las moléculas entre sí y, por tanto, el cambio se realiza con mayor facilidad. Obedece a la denominada la Ley de Fourier. 1 ̇ Q  A Te −T 2  es el coeficiente de conductividad térmica: (W/ mK T 1 y T 2 sonlas temperaturas superficiales de las paredes interior y exterior respectivamente.

Convección.
Esta forma de propagación es propia de los fluidos (líquidos y gases). Las moléculas en contacto con un cuerpo a temperatura más alta «A» se calientan, disminuyendo su densidad y desplazándose por gravedad. Si a su vez entran en contacto con un cuerpo más frío «B», ceden calor, aumentando su densidad ydesplazándose en sentido contrario, formándose así un ciclo de convección. . Obedece a la ley de Newton: ̇ Q  hA T amb − T sup h es coeficiente superficial de transmisión de calor [W/(m 2 K ],

Radiación.
La radiación está constituida por ondas electromagnéticas de diferentes longitudes. Mientras las dos formas de transmisión anteriores (conducción y convección) necesitan de un soportematerial; la transmisión por radiación puede realizarse en el vacío. Todos los cuerpos, incluso a temperaturas bajas, emiten calor por radiación y la cantidad de calor irradiado aumenta cuando se eleva la temperatura del cuerpo. Por ello, cuando un cuerpo se encuentra en presencia de otro más caliente, absorbe más energía de la que emite y viceversa, siendo la cantidad transmitida la diferencia entre laemitida por ambos.

Conducciónconvección.
Flujo de calor. ̇ Q  KA T int − T ext donde: K : Coeficiente de transmitancia térmica total W/ m 2 K Determinación de K. e e 1 1  h i  1  2  ....  h1e donde: K 1 2 h i : Coeficiente superficial interior o de película (W/ m 2 K h e : Coeficiente superficial exterior (W/ m 2 K  i : Coeficiente de conductividad térmica: (W/ mK Se denominaresistencia total R a la inversa de K, es decir: 1 R  K (m 2 K/W

1

Resistencias superficiales: 1 R si  h i m 2 K/W R se 
1 he

m 2 K/W
ei i

Por tanto: R  R si  ∑

 R c  R se

donde R c es la resistencia que opone al pasaje de calor en caso de cámaras de aire. Densidad de calor. ̇ J  Q  K T int − T ext (W/m 2 A Se cumple que: T int −T ext int 2 −T ext J  T1/h−T 1  T 1 −T 2 T1/h ext   T int −T ext  K T int − T ext ei R e/ int
1/h int 

T 1 y T 2 son las temperaturas superficiales de las paredes interior y exterior respectivamente. —————————————————————————————————————————— Ejemplo: a) Calcular la resistencia térmica total y el coeficiente de transmitancia total de un muro, formado por mampostería de 12 cm de espesor, una cámara de aire de 2 cm y un panderetede mampostería de 5 cm interior. b) Calcula el flujo de calor y la densidad de calor a través del muro si T int  20 o C y T ext  4 o C y A  6m 2 . c) Cuales son las temperaturas superficiales de las paredes. DATOS: h i  7.143Kcal/ hm 2 K ; h e  20Kcal/ hm 2 K ;  1   2  0.7Kcal mhK ; ; R c  0.18m 2 hK/Kcal

∑ i 1/h e

a) e R  R si  ∑ ii  R c  R se  613m 2 hK/Kcal

1 hi

e1 1



e2 2

 Rc 

1 he



1 7.143



0.05 0.7



0.12 0.7

 0.18 

1 20

 0.

2

R  0.613

1 K R  1. 894W/ m 2 K b) ̇ Q  KA T int − T ext  1.894 6 20 − 4  181. 824W ̇ J  Q  181.824  30. 304W/m 2 A 6 c) 3 h i  7.143Kcal/ hm 2 K  7.143 4.18 10  8. 294W/ m 2 K 3600 int J  T1/h−T 1 Í T 1  T int − hJ  20 − 30.304  16. 35 o C 8.294 int...