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Paredes Compuestas

Los objetivos de este tema son revisar las ecuaciones que nos van a dar el resultado de la transferencia de calor a través de paredes rectangulares y cilíndricas; aprender a utilizar dichas ecuaciones para aplicarlas en problemas de coordenadas rectangulares.


Realizando una ecuación de balance, se obtiene la ecuación: 

 Ecuacion 1

 Ecuacion 2

Sacando la ecuación diferencial de la ecuación 2, dara el perfil de temperatura. Aplicando esto a cada pared y se obtendrá su perfil de temperatura, variando solamente la constante k.

A través de integración y considerando las temperaturas y constantes en las fronteras, se llega a la ecuación:

 Ecuacion 3

La ecuación 4 seguiría la regla para toda ecuación de transporte. V=RI

 Ecuacion 4

Previamente se mencionó el perfil de temperatura en las paredes. Esto se refiere a la ecuación que da la relación de la temperatura con la posición.

 Ecuación 5

Cabe destacar que el flux, será el mismo en todo en todo el material.

En las paredes celulares, se tendrá que cambiar en las ecuaciones.

Aplicando un balance de energía en la primera región se obtiene la ecuación: 

 Ecuación 6

Aplicando la misma metodología de las paredes rectangulares, de integración. Considerando la convección en las fronteras. 

 Ecuación 7 y 8



Estas ecuaciones van a tomar en cuenta los radios y las constantes de convección en las orillas.

El perfil de temperaturas para las coordenadas cilíndricas se representa con la ecuación:

 Ecuación 9

Idealmente, estas ecuaciones suponen un contacto perfecto, sin oposición o resistencia en el contacto. Sin embargo la realidad física es que hay un desperfecto en el contacto y se crea resistencia en el contacto entre paredes. Estos valores hay que incluirnos en nuestras ecuaciones y sus valores se consultan en una tabla de resistencias de interfaces.

Hay similitudes y diferencias entre las paredes compuestas, lo que son las paredes rectangulares y cilíndricas.

En ambos casos hay una convección de fluidos en las paredes del cuerpo y para resolverlos, se realiza mediante un balance de energía.

La diferencia es que en el cilindro, la superficie variará con la distancia, mientras que en la rectangular no. Sus ecuaciones diferenciales son distintas; uno teniendo su resistividad  térmica constante y otra con el inverso de la distancia. 

Para acceder a la actividad complementaria a este tema en nuestro dropbox haz click aquí.




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