Transferencia de Calor por conducción

Formulario para la primera evaluación parcial de Transferencia de Calor 

Factores de conversión

Pulgada (in) Pie (ft) Caloría (cal) Unidad térmica británica (BTU) Kilowatt-hora (kWh) Caballo de fuerza (hp) Tonelada de refrigeración Kelvin (K) Fahrenheit (°F)



1 in = 2.54 cm (exactamente) 1 ft = 12 in = 30.48 cm 1 cal = 4.184 J 1 BTU = 252 cal = 1055 J 1 kWh = 3.6x106 J = 860 kcal = 3413 BTU 1 hp = 745 W 1 tonelada de refrigeración = 12000 BTU/h = 3024 kcal/h K=(°C+273.15°C)(1 K/1°C) °F= (9°F/5 °C) (°C) + 32°F

Transferencia de calor por conducción Placas simples o

     

Nota: En el anexo se encuentran algunas fórmulas para el área de figuras y cuerpos geométricos o

Cilindros huecos

     

o

Esferas huecas

      o

Placas en serie



Transferencia de calor por conducción en cada placa



Transferencia de calor por conducción en el sistema de placas

                          

o

Tubos en serie



Área de un círculo

    

Área media (Am)

        

Transferencia de calor por conducción en cada placa

      

                 

Transferencia de calor en el sistema

                                         o

Placas paralelas

            o

Conducción en sólidos con generación interna de calor (Cables) En base a la potencia eléctrica 

    

Siendo I la intensidad de corriente (en amperes), R la resistencia del alambre (en ohms), r el radio del alambre (en metros) y L la longitud del alambre (en metros). Utilizando las unidades indicadas la trasferencia de calor por conducción resultante se da en J s-1 m-3. 

En base a la temperatura del centro del cable (T c) y la temperatura de la superficie del cable (T s)

   

Siendo k la constante de conductividad térmica y r el radio del alambre (cable). o

Transferencia de calor en el aislante y determinación del grosor crítico Conducción de calor en el aislante 

              Siendo T1  la temperatura en la superficie del alambre, T s ais  la temperatura en la superficie del aislante, r1 el radio del alambre, r2 el radio del alambre con el aislante, kais la conductividad térmica del aislante y ho el coeficiente de convección superficial. 

Determinación del grosor crítico del aislante (g c)

       Siendo rc el radio crítico del cable junto al aislante y r1 el radio del alambre.

Relación entre el radio del cable y el radio crítico

          

Sobrecalentamiento del cable Opción ideal (no se sobrecalienta el cable ni se desperdicia material) Desperdicio del material aislante

Coeficientes de la transferencia de calor en conducción o

Coeficiente específico de transferencia de calor (c)

        o

Coeficiente superficial de transferencia de calor (h s)

    Siendo hc el coeficiente superficial por convección y h r el coeficiente superficial por radiación. Para muchas aplicaciones: hr = 0. o

Coeficiente global o total de transferencia de calor (U)

           (        ) Nota: Si no se tiene información sobre los coeficientes superficiales en los datos, no se toman en cuenta. o

Transferencia de calor por conducción empleando los coeficientes 

En función del coeficiente específico (c)

       

Agregando el coeficiente superficial (h s) (si se cuenta con la información)

                  

En función del coeficiente global (U)

 



Anexo: Área de figuras y cuerpos geométricos Figura

Fórmulas

Simbología

   

l = lado

   

b = base h = altura

   

b = base h = altura

   √     

s = semiperímetro a, b, c = lados Nota: Esta fórmula aplica para todos los triángulos

    

B = base mayor b= base menor h = altura

   

D = diagonal mayor d = diagonal menor

   

P = perímetro del polígono a = apotema

Cuadrado

Rectángulo

Triángulo

Triángulo escaleno

Trapecio (cualquiera)

Rombo

Polígono regular

     Círculo

r = radio π = 3.141592654

(redondeado)

Elipse

  [ √ ]          

a = semieje mayor b = semieje menor π = 3.141592654

(redondeado)

r = radio h= altura π = 3.141592654

(redondeado)

Cilindro

       

r = radio π = 3.141592654

(redondeado)

Esfera

             Sector circular

r = radio de la circunferencia L = longitud del arco θ = ángulo del sector (en

radianes) τ= ángulo del sector (en

grados sexagesimales)