Conductividad Térmica

1. UNIDAD 3. TRANSFERENCIA DE
CALOR
CONDUCTIVIDAD
TÉRMICA
Materia: Laboratorio Integral I
Profesor: Dr. Eder Jesús
Valentín Lugo Medina
Integrantes:
 Armenta Ibarra Carlos Eduardo
 Arredondo Navarro Kathia Del Rocío
 Félix Cruz Ruth Noemi
 Medina García Cecilia Sarai
 Méndez Vega Lidia
 Peñuelas Lugo Narda Azucena
 Tapia Alvarado Yareli
INSTITUTO
TECNOLÓGICO DE
LOS MOCHIS
MARZO 17, 2016

2. Existen diferentes tipos de transferencia de
calor
El calor se define como la forma de energía que se transfiere entre dos
sistemas (o entre un sistema y el exterior) debido a una diferencia de
temperatura. Es decir, una interacción de energía será calor sólo si
ocurre debido a una diferencia de temperatura.
En cambio, la transferencia de calor se encarga de la razón de
intercambio de calor entre cuerpos calientes y fríos.

3. CONVECCIÓN.
Es la transferencia de calor entre partes relativamente calientes y frías
de un fluido por medio de la mezcla. Físicamente puede entenderse
como una difusión de energía debida a un movimiento molecular
aleatorio más una transferencia de energía debida a un movimiento en
todo el volumen.

4. RADIACIÓN.
Es la transferencia de calor debida a la energía emitida por todos los
cuerpos en forma de ondas electromagnéticas, viajando a la velocidad
de la luz y propagándose aun en el vacío.

5. CONDUCCIÓN.
Es transferencia de calor a través de un material estacionario, tal como un
sólido o un fluido en reposo o régimen laminar. Este tipo de transmisión no
involucra un movimiento relativo de las partículas del cuerpo y por tanto se
define como difusión de energía debida a un movimiento molecular
aleatorio. La propagación del calor a través de la conducción presenta las
siguientes características:
 La existencia de un material a través del cual se propaga el calor.
 Se transmite el calor sin transporte
de materia.

6. Para el flujo de calor en una dimensión, la ley de Fourier es:
𝑑𝑞
𝑑𝐴
= −𝑘
𝑑𝑇
𝑑𝑥
Con la ecuación anterior puede determinarse la transferencia de calor en
un sistema siempre que se conozcan la conductividad térmica y el
gradiente de temperatura. Sin embargo, en los casos donde se presenta
un flujo de calor constante, se puede usar una integración directa de la
ecuación de Fourier, de la siguiente forma:
𝑞 =
𝑘𝐴
𝐿
(𝑇1 − 𝑇2)

7. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
La Conductividad Térmica describe el transporte de energía en forma
de calor a través de un cuerpo con masa como resultado de un
gradiente de temperatura.
En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se
mide en (W/mºk) equivalente a J/s*m* ºC . Cada material tiene un
coeficiente de conductividad térmica que varía según las condiciones
del material (humedad que contiene, temperatura a la que se hace la
medición).

8. CARACTERISTICAS
Este es un mecanismo molecular de transferencia de calor que se
genera por la excitación de las moléculas.
Se presenta en todos los estados de la materia con predominancia en
los sólidos.
La conductividad térmica es una capacidad elevada en los metales y en
general en cuerpos continuos, y es más baja en los gases, siendo muy
baja en algunos materiales especiales tales como la fibra de vidrio,
denominados por ello, aislantes térmicos.

9. Se debe destacar :
o En los metales, la conducción térmica resulta del movimiento de los
electrones libres.
o En los sólidos que son malos conductores de la electricidad, y en la
mayor parte de los líquidos, la conducción térmica se debe a la
transferencia de la cantidad de movimiento entre las moléculas o
átomos adyacentes que vibran.
o En gases, la conducción se produce por el movimiento al azar de las
moléculas, de forma que el calor se “difunde” desde regiones más
calientes hacia otras más frías.
Existe una estrecha relación entre la
conductividad térmica y la conductividad
eléctrica

10. Metal Conductividad térmica , W/m K
-100 0C 0 0C 20 0C 100 0C 200 0C 300 0C 400 0C 600 0C 800 0C 1000 0C 1200 0C
Aluminio 215 202 204 206 215 228 249 - - - -
Bronce
75 Cu, 25 Sa - - 26 - - - - - - - -
Hierro 87 35.1 73 33.4 31.5 29.8 - - - - -
Cobre 407 386 386 370 374 369 363 383 - - -
Plata 419 417 419 415 412 - - - - - -
Plomo 36.9 175 35 189 204 - - - - - -
Latón
85 Cu, 9 Su, 6 Zn
- 59 61 71 - - - - - - -
Molibdeno
138 125 123 118 114 111 109 106 102 99 92
Níquel
(99.2%)
- 69 69 64 39 55 52 55 62 67 69
Zinc 114 112 112.2 109 106 100 93 - - - -
Estaño 74 65.9 64 59 57 - - - - -
Magnesio
178 171 171 168 163 157 - - - - -
Conductividad térmica de algunos metales

11. Material T , 0C K , W/mK
Asbesto -200 0.074
Ladrillo, seco 20 0.38
Arcilla 20 1.279
Concreto 20 0.81
Carbón 20 0.26
Corcho 30 0.043
Hielo 0 2.22
Mármol 20 2.8
Arena 20 1.63
Madera de roble 20 0.17
Vidrio de ventana 0 0.78
Fibra de vidrio 0 0.022
Mercurio 0 8.21
Agua 0 0.556
Amoniaco 0 0.540
Aceite lubricante
SAE 50
0 0.147
Aire 0 0.024
Bióxido de carbono 0 0.0146

12. METODOLOGIA
1.- Obtener dos cilindros sólidos, y hacer dos semi-perforaciones a
distancias conocidas.
2.- Colocar los cilindros, en forma vertical, sobre la parrilla.
3.- En el soporte, instalar los termómetros y sujetarlos con las pinzas.
4.- Hacer coincidir con la altura de las perforaciones la altura de los
termómetros y ensamblarlos.
5.- Con un cronómetro en mano, conectar y encender la parrilla.
6.- Obtener las temperaturas a diferentes tiempos y hacer los cálculos
necesarios.

13. FIGURAS
Fig. 1 Fig. 2

14. Aluminio
𝐷 = 3.1𝑐𝑚
1𝑚
100 𝑐𝑚
= 0.031𝑚
𝐿 = 10𝑐𝑚
1𝑚
100𝑐𝑚
= 0.1 𝑚
∆𝑇 = 𝑇1 − 𝑇2 = 10º𝐶
-Primero calculamos el área de
transferencia:
𝐴 =
𝜋𝐷2
4
=
𝜋 0.031𝑚 2
4
𝐴 = 7.5477 × 10−4 𝑚2
𝑞 =
204
𝑊
𝑚 · º𝐶
7.5477 × 10−4 𝑚2
0.1𝑚
10º𝐶
𝑞 = 15.3973 𝑊
RESULTADOS
Bronce
𝐷 = 2.5𝑐𝑚
1𝑚
100𝑐𝑚
= 0.025𝑚
𝐿 = 4𝑐𝑚
1𝑚
100𝑐𝑚
= 0.04𝑚
∆𝑇 = 𝑇1 − 𝑇2 = 7º𝐶
-Cálculo de áreas
𝐴 =
𝜋 0.025𝑚 2
4
𝐴 = 4.9087 × 10−4 𝑚2
𝑞 =
26
𝑊
𝑚 · º𝐶
4.9087 × 10−4 𝑚2
0.04𝑚
7º𝐶
𝑞 = 2.2334 𝑊

15. CONCLUSIÓN
Prácticamente en todas las operaciones que realiza el ingeniero químico interviene
la producción o absorción de energía en forma de calor. Por lo tanto, las leyes que
rigen la transferencia de calor y el tipo de aparatos, cuyo fin principal es el control
del flujo de calor, tienen una gran importancia.
En el desarrollo de nuestra práctica se intentó mostrar una forma sencilla para
calcular diferentes conceptos relacionados con la trasferencia de calor e involucrar
en ella, el de conductividad térmica, sin embargo debido a la falta de equipos se
dificultó un poco.
No obstante, logramos obtener unos resultados que consideramos adecuados al
escenario en el que se efectuaron. Y finalmente, todos los resultados obtenidos
fueron comprobados en repetidas ocasiones, motivo por el cual se pueden tomar
como correctas.

16. REFERENCIAS
 Bird, Robert. (2006). Fenómenos de Transporte. Editorial Limusa Wiley.
Segunda Edición. México. Págs. 215-220.
 Donald Q. Kern. “Procesos de Transferencia de Calor”. CECSA. 1999.
 Jose Angel Manrique Valadez. “Tranferencia de Calor”. Alfaomega Grupo
Editor, S,A. de c.v. 2002.
 McCabe, W. L., Smith, J. C., Operaciones Básicas de Ingeniería Química.
Primera Edición. Editorial Reverté. Barcelona.