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Universidad de América
Transferencia de Calor I
Profesor Orlando Castiblanco

PRÁCTICA
CONDUCCIÓN LINEAL EN ESTADO ESTACIONARIO
1. Objetivos
1.1 Objetivo General
Analizar el fenómeno de la transferencia de calor por conducción lineal para un sistema
en estado estacionario unidimensional.
1.2 Objetivos Específicos
2.

Medir la distribución de temperatura a través de una pared planauniforme y
demostrar el efecto de un cambio en el flujo de calor.
Comprender el uso de la ecuación de Fourier en la determinación del flujo de calor
a través de materiales sólidos para un flujo constante unidimensional de calor.
Medir la distribución de temperatura a través de una pared plana de material
compuesto y determinar el coeficiente global de transferencia de calor para un flujo
decalor a través de una combinación de diferentes materiales en serie.
Determinar la conductividad térmica de una muestra de un material conductor.
Demostrar que el gradiente de temperatura es inversamente proporcional al área
de la sección transversal para un flujo unidimensional de calor en un material
sólido de conductividad térmica constante.
Entender la aplicación de los materiales aislantesy determinar la conductividad
térmica de uno de ellos.
Demostrar el efecto de la resistencia de contacto sobre la conducción térmica
entre los materiales adyacentes.
Observar la conducción del calor en estado transitorio (cualitativamente).

Marco Teórico
De acuerdo a la ley de Fourier de la conducción de calor, si una pared plana de
espesor ∆x y área A se somete a una diferencia detemperatura ∆T, el calor
transferido por conducción a través de la pared puede hallarse de la siguiente manera:

q  k·A·

ΔT
Δx

Donde k es la conductividad térmica del material de la barra y q la potencia
suministrada al calentador, que se obtiene simplemente a partir del producto de la
tensión y corriente:

q  I·V
De la misma manera, de acuerdo a la ley de Fourier, puede establecerseque el
gradiente de temperatura es inversamente proporcional al área de la sección
transversal al flujo de calor:

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ΔT
Δx
ΔT
q

Δx k·A

Grad 

El área normal al flujo de calor para cada una de las secciones de la barra cilíndrica
corresponde a una geometría circular (ver descripción del equipo):

A  ·D 2 / 4
Las diferencias de temperatura en la sección caliente, en la sección intermedia y en la
sección fría pueden calcularse a partir de los valores registrados por las termocuplas
de la siguiente manera:

Thot  T1  T3
ΔTint  T4  T5
ΔTcold  T6  T8
Asimismo, pueden calcularse las temperaturas superficiales en la sección caliente y
en la sección fría para hallar la diferencia detemperatura en la sección intermedia:

T2  T3
2
T T
Tcoldface  T6  6 7
2
ΔTint  Thotface  Tcoldface
Thotface  T3 

El flujo de calor a través de las secciones sucesivas de la barra debe ser el mismo, de
modo que la ley de Fourier puede aplicarse a las tres secciones así:

q
 U · (T1  T8 )
A
Donde U es el coeficiente global de transferencia de calor y 1/U es laresistencia al
flujo de calor R:

R

Δxhot Δxint Δxcold


k hot
kint
k cold

3. Equipos, Materiales y Reactivos
El HT11 es un equipo diseñado para el aprendizaje en el laboratorio de transferencia
de calor, donde se demuestra uno de los modos básicos de la transmisión del calor: la
conducción lineal. Este equipo se conecta a una unidad de servicio común
(HT10X/HT10XC) que proporciona lossuministros eléctricos necesarios y las

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instalaciones de medición para la investigación y comparación de las diferentes
características de la transferencia de calor.
El equipo comprende una barra cilíndrica con una sección caliente y una sección fría,
que pueden ser sujetadas juntas o con secciones...