CONDICIONES DE FRONTERAS E INICIALES

Sabemos que el flujo de calor y la distribucion de temperatura de un medio depende de las condiciones de superficis, y la descripcion completa de un problema de transferencia de calor en un medio tiene que incluir las condiciones termicas en las superficies limítrofes del mismo.

La expresion matemática de las condiciones termicas en las fronteras se llama condiciones de frontera.

Las condiciones de frontera que se encuentran con mayor frecuencia en la practica son las de:

- Temperatura especifica

- Flujo especifico de calor

- Conveccion

- Radiación

1.- CONDICION DE FRONTERA DE TEMPERATURA ESPECIFICA.

 La temperatura de una superficie expuesta suele ser mensurable directamente y con facilidad

 

2.- CONDICION DE FRONTERA DE FLUJO ESPECIFICO DE CALOR.

Cuando existe informacion suficiente acerca de las interacciones de energía en una superficie, puede ser posible determinar la velocidad de transferencia de calor, por lo tanto, el flujo de calor, y se puede usar esa informacion como una de las condiciones de frontera.

 

3.- CONDICION DE CONVECCION DE FRONTERA.

Es probable que la conveccion sea la condicion de frontera mas comun encontrada en la práctica, ya que la mayor parte de las superficies de transferencia de calor están expuestas a un medio y a una temperatura especifica. Esta condición se basa en un balance de energia superficial expresado como:

 

4.- CONDICION DE RADIACIÓN DE FRONTERA.

En ciertos casos no se tiene transferencia por conveccion entre la superficie y el medio circundante. En esos casos la radiacion se convierte en el unico mecanismo de transferencia de calor entre la superficie y los alrededores. Utilizando un balance de energia:

 

 5.- CONDICIONES DE FRONTERA EN LA INTERFASE.

Algunos cuerpos están formados  por capas de materiales diferentes y la resolución de un proble a de transferencia de calor en un medio de ese tipo requiere determinar la transferencia en cada capa. Esto, a su vez, requiere la especificiacion de las condiciones de frontera de interfase.

 

6.- CONDICIONES DE FRONTERA GENERALIZADAS

Hasta este momento se han considerado superficies sujetas a transferencia de calor de un solo modo, como el flujo especificado de calor, convección o radiación por sencillez. Sin embargo en general una superficie puede comprender convección, radiación y flujo especificado simultáneamente. Por lo que  hacemos un balance de energía:

 

FUENTE:

- Transferencia de calor y masa. Yunus A. Cengel 4ta edición