Este documento presenta un ejercicio sobre la transferencia de calor por conducción a través de una ventana de vidrio. Se pide calcular (a) la tasa de transferencia de calor en W, (b) la cantidad de calor transferida en kJ durante 5 horas, y (c) la cantidad de calor transferida si el espesor del vidrio fuera 1 cm en lugar de 0,5 cm. El documento explica cómo aplicar la ley de Fourier para resolver cada parte del ejercicio.

1. ENUNCIADO
Mecanismos de Transferencia de Calor:
Conducción
Ejercicio guiado
1

2. Enunciado
Durante el invierno, las superficies interior y exterior de una
ventana de vidrio de 0,5 cm de espesor y de 2 m x 2 m están a
18 ºC y 3ºC, respectivamente. Si la conductividad térmica del
vidrio es 0, 75 W/m·K,
a) Determine la razón de la transferencia de calor, en W.
b) Determine la cantidad de pérdida de calor, en kJ, a través
de él durante un periodo de 5 horas
c) ¿Cuál sería su respuesta, en kJ, si el vidrio tuviera 1 cm de
espesor?
2

3. planteamiento
VIDRIO
1.
Dibuja el esquema del problema
2.
Introduce las condiciones de
contorno
K vidrio = 0,75
W/m·ºC
18 C
3C
0.5 cm
3.
Define las propiedades de los
materiales
1.
4.
Define las hipótesis
Condiciones
de
operación
estacionarias: temperaturas de las
superficies del vidrio constantes
2.
Las propiedades térmicas del
vidrio se mantienen constantes

4. planteamiento
5.
Identifica las cuestiones: ¿qué es lo
que se pide?
o a: Potencia calorífica. Calor
transmitido, al fin y al cabo. En W.
o b: Energía transmitida. Es lo
mismo que la potencia, pero en
unidades de energía, Julios. El tiempo
relaciona las dos.
o c: Repetir el ejercicio, variando el
espesor: se trata de una comparativa.
6.
Identifica la solución: ¿cómo puedo
obtener la solución?
Se plantea en los siguientes apartados

5. Objetivo: Determine la razón de
la transferencia de calor, en W
resolución: apartado a.
7.
8.
9.
Define el mecanismo de
transferencia de calor
Define la Ley asociada a ese
mecanismo de transferencia
Particulariza la Ley a la geometría
del problema
Calor a través de un sólido:
conducción
Conducción => Ley de Fourier

Qx
k x Ax
T
x

Qx
k x Ax
T
L
10. Aplica los valores numéricos
conocidos

Qcond
T
kA
L
(18 3) C
(0,75 W/m C)(2 2 m )
0.005 m
2
9.000 W
5

6. resolución: apartado b.
Objetivo: Determine la cantidad de pérdida
de calor, en kJ, a través de él durante un
periodo de 5 horas
11. Identifica la relación entre lo
requerido y la formulación del
mecanismo de transferencia de calor
Q

Qcond t
12. Aplica los valores numéricos
conocidos
Q

Qcond t
(9 kJ/s)(5h 3600 s/h) 162.000 kJ
6

7. Objetivo: ¿Cuál sería su
respuesta, en kJ, si el
vidrio tuviera 1 cm de
espesor?
resolución: apartado c.
11. Repetir el ejercicio, adecuando los
nuevos valores numéricos

Qcond c
Q
kA
T
L

Qcond c t
(0,75 W/m C)(2 2 m 2 )
(18 3) C
0.01m
4.500 W
(4,5 kJ/s)(5 3600 s) 81.000 kJ
12. Extrae conclusiones, analiza los
valores
Si el espesor del vidrio se dobla a 1 cm, la cantidad de pérdida de calor pasará a
ser la mitad: 81.000 kJ
7

8. gracias
• Gracias
www.mondragon.edu/muplus