CONDUCCION DE CALOR ESTACIONARIO EN PAREDES PLANAS

Si consideramos la conducción estacionaria de calor a través de las paredes de una cada casa durante un día de invierno, sabemos que se pierde calor en forma continua hacia el exterior a través de la pared.

La transferencia de calor en cierta dirección es impulsada por el gradiente de temperatura en esa dirección. Las temperaturas en la parte superior e inferior de la superficie de una pared, también los extremos derecho e izquierdo son semejantes, pero se tiene una diferencia considerable en las temperaturas entre las superficies interior y exterior de dicha pared, por lo que la diferencia de calor hay una transferencia de calor significativa de la dirección de la superficie interior hacia el exterior.

 

El espesor pequeño de la pared hace que el gradiente de temperatura en esa dirección sea grande, si las temperaturas del aire dentro y fuera de la casa son constantes la transferencia de calor a través de la pared se la puede considerar estacionaria y unidimensional.

Si aplicamos ley de Fourier

Sabiendo que el área y la conduccion de calor son constantes, la temperatura a través de la pared varia linealmente con x, integrando obtenemos.

RESISTENCIA TERMICA

Depende de la configuración geométrica y propiedades térmicas.

•  Para la conducción de calor a través de una pared plana resistencia térmica de la pared en contra de la conducción de calor o simplemente la resistencia a la conducción de la pared.

• Considere la transferencia de calor por convección de una superficie es la resistencia térmica de la superficie contra la convección de calor o, simplemente, la resistencia a la convección de la superficie

• Cuando la pared está rodeada por un gas, los efectos de la radiación, que hemos ignorado hasta ahora, pueden ser significativos y es posible que sea necesario considerarlos, y la resistencia térmica de una superficie contra la radiación, o bien, la resistencia a la radiación y hrad el coeficiente de transferencia de calor por radiación.

COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR COMBINADO.

Una superficie expuesta al aire circundante comprende convección y radiación de manera simultánea y la transferencia de calor total en la superficie se determina al sumar (o restar, si tienen direcciones opuestas) las componentes de radiación y de convección. Las resistencias a la convección y a la radiación son paralelas entre sí, y pueden provocar algunas complicaciones en la red de resistencias térmicas.

Cuando Talred = Tamb el efecto de radiación se puede tomar en cuenta de manera apropiada al reemplazar h en la relación de la resistencia a la convección por:

donde hcomb es el coeficiente de transferencia de calor combinado. De esta manera, se evitan todas las complicaciones asociadas con la radiación.

FUENTE:
Transferencia de calor y masa. 4ta edición Cenguel.