Energía Térmica
Energía Térmica Conceptos básicos
LA ENERGÍA TÉRMICA La ENERGÍA Térmica, es una de la expresiones de la energía electromagnética, y por lo tanto forma parte de la familia de otras energías que nos son conocidas como tales: la luz visible (la del sol y la “artificial"); el ultravioleta;
los rayos X. La principal fuente de esta energía es el SOL. La energía que nos envía está conformada por tres grandes "paquetes" con distinta longitud de onda.
La
luz visible
(la cual es sensible nuestra retina, y nos
Los rayos
Los rayos
ultravioletas
INFRARROJOS . A
(los menos deseados)
estos últimos los denominamos ENERGÍA TÉRMICA
Como se "expresa" la energía térmica que contiene cont iene toda sustancia que exista sobre la tierra? Es un estado vibratorio de las moléculas que la componen. Toda sustancia, (cerámicos, metales, maderas, hormigones, etc.) o nosotros mismos, está siempre en un cierto estado vibratorio que dependerá de su contenido de energía térmica. Que efecto produce este estado vibratorio?. Como pareciera evidente tiende a separar las moléculas, en "abierta lucha", con la fuerza intramolecular que tiende a mantenerlas unidas. Esta fuerza interna varía con las distintas sustancias. De esta relación entre el estado vibratorio que produce la energía contenida (y siempre existe), y la cohesión de la materia, dependerá que el estado esta do de la sustancia sea SÓLIDO, LIQUIDO O GASEOSO.
En los estados sólidos, el estado vibratorio incrementado por el aumento de energía, se transmite de molécula a molécula sin desplazamiento de las mismas, retenidas por la cohesión del material. Cuanto más denso es un material (mayor cohesión) mayor es la velocidad de transmisión. A esta forma de transmisión de la ENERGÍA Térmica, la denominamos CONDUCCIÓN. La energía "atraviesa" el cuerpo a mayor o menor velocidad de acuerdo con la densidad del mismo. Cuando la energía aumenta, puede producirse una modificación de su VOLUMEN, por el efecto vibratorio. A este fenómeno lo denominamos DILATACIÓN, es un tema importante a considerar en la construcción de los edificios. Pero este punto lo veremos en otra
CONDUCCIÓN: Es el paso de calor de unas moléculas a otras dentro de la misma sustancia o de varias sustancias puestas en contacto. Los materiales buenos conductores, por lo tanto malos aislantes, de la energía térmica son en general, aquellos que poseen alto peso específico.
CONVECCIÓN: Es el paso de energía térmica de un punto a otro de la masa de un fluido, transportado por el movimiento de las moléculas de dicho fluido. Movimiento que se debe a las variaciones de densidad dentro de las porciones del fluido que reciben la energía térmica. El caso más simple es el del aire. El aire más cercano a una fuente de energía térmica, se calienta, es menos denso y comienza a ascender, desplazando el aire menos caliente hacia abajo, hacia la fuente de energía, para calentarse y repetir el ciclo. La densidad de los gases y de los líquidos se modifica con el contenido de energía térmica, por cuanto la misma aproxima o aleja las moléculas. Cuando la temperatura se incrementa el aire contiene menos moléculas, y por lo tanto es menos "pesado".
RADIACIÓN: Es el paso de energía térmica desde un foco productor, en sentido radial en todas las direcciones y en línea recta, con la velocidad de propagación de la luz y transmitido a través de aire, sin necesidad de contacto inmediato. La fuente de radiación de energía térmica, por excelencia es el sol.
Las unidades utilizadas: Kcal: Kcal :
Kilocaloría - W - W : Watt - m : metro - m2 m2: : metro cuadrado - h: hora - ºC ºC: : grado centígrado Lambda:
Coeficiente de Conductividad Térmica.
Se obtiene por ensayo de laboratorio, es propio de cada material e indica la aptitud del mismo al paso de la energía térmica. El número, variable para cada material, está indicando la cantidad de energía térmica “conducida”a través del material por unidad de espesor (Kc. M), por unidad de superficie (m2), por unidad de tiempo (hora) y por unidad de grado de temperatura de diferencia entre ambas caras del material (en grados centígrados). lambda = "x" Kcal / m2 h ºC o "x1" W m / m2 ºC Reiteramos : La fórmula indica que el valor particular ("x") de cada material es la cantidad de energía térmica (expresada en kilocalorías o en watt) que es conducida por unidad de espesor (m) con relación a la unidad de superficie (m2); por unidad de tiempo (hora); y por unidad de temperatura (grado centígrado) de diferencia entre el ámbito de ingreso y el de egreso de la energía.
Material
Pe
Lambda
Arena Húmeda
1900
1.2
Granito
1800
1.8
Fibrocemento Fibrocem ento celulosico celulosic o
1800
060
Hormigon Hormigo n armado
2400
1.3
Mortero de cemento
2100
1.2
Mortero de cal reforzada
1700 a 1900
0.75
Ceramida
2000
1.30
Mamp. de ladrillos ladrillo s comunes
1600
0.60
Mamp de ladrillos ladrillo s huecos
1000
0.40
Mamp. De bloques de cemento
800
0.38
Placa de yeso
1000
0.40
Placa de madera aglomerada
550 a 650
0..14
Lana de vidrio
<90
0.032
Plásticos expandidos
10 a 25
0.032
Aire a 0 ºC, sin convección convección
0.02
Aire a 20 ºC, sin convección convección
0.022
Madera
450 a 600
0.13
Aluminio
2700
200
Acero
7780
62
Vidrio
2700
0.70
Resistencia "R": Coeficiente de Resistencia Térmica. Resistencia por masa. Se determina a partir de dividir el espesor del material considerado por el coeficiente de conductividad térmica. Indica, la resistencia que posee el material con un espesor dado al paso del calor. R = espesor/lambda. Su unidad se expresa en R = m2 h ºC / Kcal O cuando se mide la energía en WATT R = m2 ºC / W
Resistencia Superficial o Laminar: Debe ser considerada a los efectos del cálculo de la resistencia térmica. Es la resistencia que produce las pequeñas pequeña s partículas partículas de de aire que se encuentr encuentran an adheridas adheridas a la superficie del cuerpo, esto es la lámina de contacto con el aire de todo material que quiere ser atravesado por la energía térmica. Para simplificar los cálculos se la considera con un valor de 0,20 m2 h Cº / Kcal. Si esta erá (0. (0.20 20 /1.1 º / W.
Transmitancia
"K":
Coeficiente de Transmitancia Térmica. Es la inversa de la resistencia térmica. Indica la cantidad de calor que puede transmitir un material o un conjunto de ellos, por unidad de superficie, por unidad de tiempo, cuando la diferencia de temperatura entre las masas de aire que se encuentran a ambos lados es la unidad. K = 1 / R Su unidad se expresa en K = "x" Kcal / m2 h ºC o K= "x" W / m2 ºC
Globalidad
"G":
Coeficiente Global de Transmitancia Térmica. Indica la transmitancia térmica por unidad de volumen. Es un coeficiente que mide el comportamiento de todas las partes del edificio, muros, carpinterías, techo y pisos, más la renovación del aire. Es un coeficiente que solo considera el funcionamiento en invierno, esto es cuando la temperatura exterior es menor de la de confort. Su unidad se expresa en G = Kcal / m3 h.ºC o G= W
IRAM 11601
IRAM 11603
IRAM 11605