Este documento trata sobre diferentes métodos para resolver la ecuación general de transferencia de calor por conducción bidireccional, incluyendo métodos gráficos, analíticos y numéricos. Describe brevemente cada método y sus ventajas.

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN MATURÍN
Docente: Autor:
Prof. Amalia Palma Jhaymar Rojas 25.355.349.
}
Maturín, Septiembre del 2018.

2. La conducción de calor o transferencia de energía en forma de calor por conducción
es un proceso de transmisión de calor basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin
intercambio de materia, por el que el calor fluye desde un cuerpo de mayor temperatura a
otro de menor temperatura que está en contacto con el primero. La propiedad física de los
materiales que determina su capacidad para conducir el calor es la conductividad térmica.
La propiedad inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la
capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.

3. Método Analítico de Conducción
Bidimensional:
Para poder obtener una solución analítica a los problemas de conducción de calor bidimensional"
se requiere la introducción del concepto de una expansión en serie de Fourier de una función"
digamos f(x). Durante la solución de un problema de conducción de calor bidimensional, se llega a
cierto punto en que aparecen términos seno y coseno en el lado de la derecha de un signo de
igualdad y f(x) aparece en el lado izquierdo del mismo signo de igualdad.
Se dice que una función seccionalmente continua, univaluada, finita, y que posee un número finito
de máximos y mínimos en un intervalo dado, es una función seccionalmente rectangular. Si f(x) es
seccionalmente rectangular sobre un intervalo (-L,L) entonces se puede expandir en una serie de
senos y cosenos de forma.

4. Método Gráfico de Conducción
Bidimensional
Debido a las geometrías irregulares
asociadas con problemas específicos y debido
a la imposición de ciertas condiciones en la
frontera, resulta con frecuencia muy difícil, o
imposible, encontrar una solución analítica a
los problemas. Muchas veces se puede llegar
a una solución aproximada a través de medios
gráficos. Esto es particularmente cierto si las
fronteras del cuerpo en cuestión incluyen
segmentos que son isotérmicos.
Para generar una solución gráfica, se crea una red
de cuadros curvilíneos, dibujando líneas isotermas y de
flujo de calor de acuerdo a los lineamientos siguientes:
Siempre se dibujan líneas de flujo de calor
perpendiculares a las isotermas y a las fronteras
isotermas, y bisectan el ángulo en una esquina donde
dos fronteras isotermas se interceptan; Las isotermas
corren perpendiculares a superficies aisladas; Las
diagonales de un cuadrado curvilíneo se interceptan
en ángulos rectos; Todos los lados de un cuadrado
curvilíneo tiene aproximadamente la misma longitud,
aun cuando un cuadrado curvilíneo puede ser mayor o
menor que otro.

5. conducción bidimensional bajo condiciones de estado
estacionario
En muchos problemas necesitamos considerar la transferencia de calor en dos
dimensiones. La solución de este tipo de problemas requiere la solución de una ecuación
diferencial parcial. Esta ecuación se puede resolver analítica (solución exacta), gráfica o
numéricamente (soluciones aproximadas). Los métodos analíticos requieren series y
funciones matemáticamente complicadas y solamente pueden resolverse cierto tipo de
problemas. Los métodos numéricos proporcionan resultados aproximados en puntos discretos
del volumen de control y a menudo son el único medio para resolver un problema pues se
adaptan a geometrías complejas y a todo tipo de Condiciones de Frontera.

6. ¿Que es transferencia de calor por
convección?
Es una de las tres formas de transferencia de calor. Se caracteriza porque
se produce por medio de un fluido (líquido, gas o plasma) que transporta el
calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce
únicamente por medio de materiales, la evaporación del agua o fluidos. La
convección en sí es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido.
Por ejemplo, al trasegar mediante bombas o al calentar agua en una cacerola,
el agua en contacto con la base de la cacerola asciende, mientras que el agua
de la superficie, desciende y ocupa el lugar que dejó la caliente.
La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la
mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o
un líquido. Incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida
y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico
(convección mecánica, forzada o asistida). En la transferencia de calor libre o
natural, un fluido es más caliente o más frío. En contacto con una superficie
sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que
resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.

7. Transferencia de calor por radiación:
Se denomina radiación térmica o radiación calorífica a la emitida por un cuerpo
debido a su temperatura. Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética,
siendo su intensidad dependiente de la temperatura y de la longitud de onda
considerada. En lo que respecta a la transferencia de calor la radiación relevante es
la comprendida en el rango de longitudes de onda de 0,1 µm a 1000 µm, abarcando
por tanto la región infrarroja del espectro electromagnético. La materia en un estado
condensado (sólido o líquido) emite un espectro de radiación continuo. La
frecuencia de onda emitida por radiación térmica es una función de densidad de
probabilidad que depende solo de la temperatura.
En otras palabras es el calor emitido por un cuerpo debido a su temperatura, en
este caso no existe contacto entre los cuerpos, ni fluidos intermedios que transporten
el calor. Simplemente por existir un cuerpo A (sólido o líquido) a una temperatura
mayor que un cuerpo B existirá una transferencia de calor por radiación de A a B.

8. Conducción de calor bidireccional:
Es la forma que transmite el calor en cuerpos sólidos, se calienta un cuerpo, las moléculas
que reciben directamente el calor aumenta su vibración y chocan con las que rodean; estas a su
vez hacen lo mismo con sus vecinas hasta que todas las moléculas del cuerpo se agitan, por esta
razón, si el extremo de una varilla metálica se calienta una flama, transcurre cierto tiempo para el
calor llegue a otro extremo. Los malos conductores o aislantes son los que oponen mucha
dificultad al paso del calor aprovechando esta propiedad muchas vasijas para calentar líquidos se
hacen aluminio La conducción del calor significa transmisión de energía entre sus moléculas. La
transmisión del calor por contacto molecular se llama conducción. El calor no se transmite con la
misma facilidad por todos los cuerpos se llaman buenos conductores del calor aquellos materiales
que permiten el paso del calor a través de ellos.

9. ¿Qué son aislantes térmicos?
Un aislante térmico es un material usado en la construcción y en la industria, caracterizado por su alta
resistencia térmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a
igualarse en temperatura, impidiendo que el calor traspase los separadores del sistema que interesa (como una
vivienda o una nevera) con el ambiente que lo rodea. En general, todos los materiales ofrecen resistencia al paso
del calor, es decir, son aislantes térmicos. La diferencia es que de los que se trata tienen una resistencia muy
grande, de modo, que espesores pequeños de material presentan una resistencia suficiente al uso que quiere
dársele.
Aplicaciones:
– Tela
– Madera.
– Plásticos
– Porcelana
– Guantes de Cuero
– Protección de Asbesto

10. Métodos para la resolución de la
ecuación general de transferencia de
calor por conducción bidireccional:
Existen 3 métodos:
– Método Grafico: El principio básico de la solución por este método es que las líneas isotermas son perpendiculares a
las líneas de flujo de calor en un punto específico. De esta manera, se toma el elemento de análisis y se trata de
dibujar sobre él un sistema de cuadrados curvilíneos compuesta por líneas de flujo de calor y líneas isotermas. Tiene
varias ventajas, tales como: Conveniente para problemas que tienen fronteras isotérmicas o adiabáticas, facilidad de
implementación, permite tener una buena estimación del campo de temperatura y de la distribución del flujo de calor.
– Métodos Analíticos En el caso de los métodos analíticos, sólo aquellos problemas de geometrías fácilmente
descriptibles en coordenadas habituales (esferas. cilindros) y con condiciones de contorno sencillas (excluyendo
radiación o empleando convección con coeficientes de película constantes) pueden ser resueltos por este método.
Entre sus ventajas se encuentra que una vez encontrada la solución, proporciona la temperatura y el flujo de calor
exactos en cualquier punto de la geometría considerada.
– Métodos Numéricos: Los factores que conducen al uso de los métodos numéricos son: La geometría compleja, las
condiciones en la frontera no uniformes, las condiciones en la frontera que dependen del tiempo y las propiedades
que dependen de la temperatura