casa termica regimen estacionario

LABORATORIO DE TRANSMISIÓN DE CALOR

PRÁCTICA Nº 1.
CASA TÉRMICA: RÉGIMEN ESTACIONARIO
1. OBJETIVOS
a) Determinación de la conductividad térmica de paredes de distintos materiales.
b) Determinación del coeficiente de transmisión de calor por convección entre el aire
interior y las paredes (hi).
c) Determinación del coeficiente global de transmisión de calor (H) para paredes
compuestas.d) Determinación de las pérdidas de calor a través de paredes planas.
2. MATERIAL. Casa térmica. Termostato. Regla graduada. 6 termopares NiCr-Ni
(sondas). 3 registradores de temperatura. Cronómetro.
Elementos para construir paredes de ensayo:
2 paneles de poliestireno (d =2cm), uno de 21x21cm y otro de 25x25cm
1 panel de madera (d = 2cm)
1 panel de madera (d = 1cm)
1 panel de madera (d =3cm)
1 cristal doble (d = 2cm)
Los paneles de madera y cristal son de 21x21 cm
2 Tiras de esponja
Cinta adhesiva

3. FUNDAMENTO TEÓRICO
La transmisión de calor se puede realizar por tres mecanismos diferentes:
conducción, convección y radiación. Aunque el mecanismo de calefacción interna sea en
este caso por radiación y convección, el flujo
de energía a través de una pared homogénea
t1t2
t3
tn-1
tn
se puede obtener suponiendo despreciable la
te
radiación frente a la convección aire-pared, y
ti
a la conducción a través de la pared.
interior

En el estado estacionario, el flujo de
calor φ es proporcional al área de la pared S y
a la diferencia de temperaturas entre sus caras.

exterior
1

2

…..

n

− El flujo de calor por convección aire-pared en elinterior φCV,i , viene dado por:
φ CV,i = hi S (ti – t1)
(Ec. 1)
donde hi (Wm-2 K-1) es el coeficiente de transmisión de calor por convección aire-pared
en el interior, y ti la temperatura ambiente interior.
− El flujo de calor por conducción a través de la pared compuesta φCD, viene dado por:

φ CD =

(t1 − t n )
n
di
∑k S
i =1 i i

(Ec. 2)

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donde n es el número de paredes, ki la conductividad térmica, di el espesor y Si la
superficie de cada una de las paredes.
− El flujo de calor por convección aire-pared exterior φCV,e es:
φ CV,e = h e S (tn –te)
(Ec. 3)
donde h e tiene un valor de 8.1 W K –1 m-2.
Alcanzado el régimen estacionario, los flujos de calor han deser iguales:
φ CV,i = φ CD = φ CV,e
y de las ecuaciones anteriores se obtiene :

φ = H S (ti – te)

(Ec. 4)

donde el coeficiente global de transmisión de calor H representa el flujo de calor que
atraviesa una pared de 1 m2 de superficie con una diferencia de 1grado de temperatura
ambiente entre ambos lados de la misma. Su valor al obtener la Ec. 4 será:
n
d
1
1
1
= +∑ i +
H hi i=1 k i S i he

(Ec. 5)

DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL A UTILIZAR

Descripción de la casa térmica
En cada pared lateral existe una abertura cuadrada de 21 cm x 21 cm donde se sitúan
las paredes a ensayar. Las que se colocan en la cara interna se apoyan en el suelo de la casa
y se fijan al lateral de la misma con dos tornillos. Las que se colocan en la cara externa se
apoyan en el soporte y sefijan con la palomilla exterior.
En cada esquina existe un orificio pasante con espuma aislante para introducir las
sondas térmicas.

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La instalación de calefacción comprende el cable de conexión a red, un
portalámparas con bombilla de 120 W, bajo una caja negra que asegura unaradiación
uniforme sobre las paredes y calentamiento por convección del aire interior. Las bombillas
de esta potencia, (atención al casquillo) tienen que usarse siempre en combinación con un
termostato para evitar desperfectos por sobrecalentamiento. Para conectar el termostato hay
que usar la toma 5 pin que hay en la pared externa de la casa, y dentro de la misma existe
una sonda térmica (sobre...