Radiacion

Tema 10. Transferencia de Calor 
por Radiación

Tema 10.‐ Índice
•

10.1.‐ Radiación. Introducción
–
–

•

10.2.‐ Definiciones
–
–
–
–

•

Cuerpo Negro
Ley de Planck
Leyes de Wien
Leyes de Stefan‐Boltzmann

10.4.‐ Propiedades radiantes superficiales
–
–
–
–

•

Luminancia
Emitancia
Irradiación
Radiosidad

10.3.‐ Leyes
–
–
–
–

•Diferencias con conducción‐convección
Naturaleza

Emisividad
Cuerpo gris
Comportamiento de los cuerpos reales frente a la recepción de radiación
Ley de Kirchoff

10.5.‐ Intercambio radiante entre dos superficies
–
–

Radiación que abandona una superficie y llega a otra
Factor de forma

10.1.‐ Radiación. Introducción
• Diferencias con conducción‐convección:
No necesita medio material para transmitirseNo origina gradiente continuo de temperaturas
El intercambio es proporcional a  Ti4  Tj4 (T en K)
Siempre hay que tenerla en cuenta aunque se tengan 
bajos niveles de Tª.
– Consecuencias:
–
–
–
–

• A altas temperaturas es el mecanismo dominante
– (Calderas, hornos, ...)

• En el vacío es el único fenómeno que aparece en la condición de 
contorno
–(Aplicaciones aerospaciales, aislantes, ...)

• Radiación solar
– Energía solar térmica de baja y alta temperatura

Naturaleza:

•

Todo cuerpo por estar a una temperatura distinta de 0 K emite radiación
Dualidad onda / partícula

–
–
•
•

Se emite y se recibe en forma de partículas (fotones)
Energía de un fotón                     (Relación de Planck)
e=h

frecuencia
cte. de PlanckLa emisión de radiación disminuye la energía del medio emisor mediante :

–
•
•
•

a) Disminución energía rotación o traslación de 
moléculas.
b) Disminución energía vibración núcleos.
c) Paso de electrones de orbitales de energía elevados a otros de energía menor.

La radiación se propaga en línea recta sin necesidad de materia y puede 
considerarse constituida por una superposición de ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias.

–

c  

•
•

Vel. de propagación en el vacío   c 0  2.99776 x 10 8 m s
Vel. de propagación en otro medio   función de n = Índice de Refracción
–
Aire y Gases  n = 1
c
n
–
Líquidos y Sólidos  n = 1,5
c
0

–

La radiación térmica es una fracción del espectro electromagnético

– Las dos características fundamentales de la radiación:
•Es espectral (λ)
– Una radiación es de onda corta o larga en función de la Tª a la que 
esté emitiendo.


• Es direccional (   )

– El objetivo final en un problema de radiación es calcular el 
flujo radiante neto en función de la Tª:
• FLUJO RADIANTE NETO EN UN ELEMENTO es igual a la
EMISIÓN en todas las direcciones y para todas las , menosABSORCIÓN de lo que le llega de todas las direcciones y en todas 
las 
Flujo Radiente Neto = Emision ‐ Absorción 

Radiación Térmica
0.4 0.8
Rayos X

Infrarrojo
Ultravioleta
Radar, Televisión y Radio

Rayos Gamma

10 -5

10 -4

10 -3

10 -2

10 -1

1

10 2

10
m

10 3

VISIBLE
Ultravioleta

Violeta

380

420

Azul

460

Azul
verde

Verde Amarillo Naranja

510
nm

560

610

660Rojo

Infrarrojo
760

10 4

10 5

10.2.‐ Definiciones
• Luminancia:

L

ox, 

– “Potencia radiante emitida en una dirección (φ,θ) por unidad de área 
normal a la dirección de propagación, por unidad de ángulo sólido y 
para una determinada longitud de onda (λ)”
– Caracteriza la radiación monocromática (λ) y direccional (φ, θ) emitida 
por una superficie.
dQ
dA1cos dd
•siendo: Ω  ángulo sólido
L OX , 

n

n

dA1 cos





r
dA1

dA1
φ

• Ángulo sólido:
– Concepto:
– Deducción:

r

dA
d  2 n
r

d

dAn

n
dAn = r send r d

r sen 

r

r d
r send

d 

r sen  d r d
 sen  d d
r2

dA
d



• Quedando la luminancia como:
L OX, 

dQ
dA cos  sen  d d d

•...