Este documento trata sobre la transmisión del calor. Explica que el calor es una forma de energía causada por choques moleculares, y que se transmite de tres formas: conducción, convección y radiación. Luego presenta un ejemplo numérico para calcular las temperaturas alcanzadas por el techo, vidrios y interior de un automóvil estacionado bajo el sol, y sugiere usar protección solar para reducir la temperatura interior.

1. M A Q U I N A S Y M A T E R I A L E S
T R A S M I S I Ó N D E L C A L O R
Exposición

2. Preguntas
 ¿que es el Calor?
 ¿Como se produce?
 ¿cómo se trasmite?
 ¿para que sirve?

3. Calor
 Es una manifestación de la energía
provocada por choques moleculares.
 De un cuerpo que gana energía por este
mecanismo de choques moleculares se dice que
absorbe calor; del que pierde energía decimos
que desprende calor.
 .

4. Cosas que tenemos que saber del calor
 No se acumula, esto quiere decir que es un tipo de
energía en transito.
 Calorías, donde 1(cal) = 4.18 (joule)

5. Equilibrio térmico

6. Trasmisión del Calor
 Conducción
 Convección
 Radiación

7. Conducción
 La conducción térmica está determinada por la ley
de Fourier. Establece que la tasa de transferencia
de calor por conducción en una dirección dada, es
proporcional al área normal a la dirección del flujo
de calor y al gradiente de temperatura en esa
dirección
Q = k ×As×DT
DT = Talta -Tbaja
k= conductividad
térmica

8. Convección
 La convección es una de las tres formas de
transferencia de calor y se caracteriza porque se
produce por intermedio de un fluido (líquido o gas)
que transporta el calor entre zonas con diferentes
temperaturas. La convección se produce
únicamente por medio de materiales fluidos.
Q = hconv × As ×DT
DT = Talta -Tbaja
h= coeficiente de
convección

9. Radiación
 El calor puede transmitirse a grandes distancias sin
calentar en forma apreciable el espacio intermedio.
Se produce mediante ondas calóricas semejantes a
las de radio o electromagnéticas.
Q = e ×s × DT( )4
DT = Talta -Tbaja
e = emisividad
s=5,67×10-8 W
m2
k4
æ
èç
ö
ø÷

10. ¿Para que sirve?
 En un día asoleado la intensidad de la radiación solar
en Viña del Mar, puede suponerse igual a 1.200
(W/m2). Imagine que ha salido usted tarde desde su
casa para rendir su prueba de Maquinas y
materiales, por lo que debe viajar hasta la
Universidad en su auto, el cual deja estacionado a
pleno sol porque la universidad no tiene
estacionamiento. Suponga que el techo de su
vehículo está opaco y sucio de manera que la
emisividad de esta superficie se pueda aproximar con
un valor de 0,7.

11. Resolución
 Si se modela el automóvil como una caja de paredes
de vidrio (ventanas del auto), como se muestra en la
figura

12. Determinar
 a) la temperatura que alcanza el techo en el estado
estacionario
 b) la temperatura que alcanzan los vidrios en el estado
estacionario
 C) la temperatura que se alcanza al interior del auto en el
estado estacionario
 d) ¿Qué solución propone usted para reducir la
temperatura que se alcanza al interior del auto en el
estado estacionario?

13. Datos
 Área del techo: 2 (m2)
 Área de los vidrios: 3 (m2)
 Coeficiente de convección aire vidrio (exterior): 10 (W/m2K)
 Coeficiente de convección aire vidrio (interior): 5 (W/m2K)
 Coeficiente de convección aire metal (exterior): 20 (W/m2K)
 Coeficiente de convección aire metal (interior): 10 (W/m2K)
 Temperatura del aire (fuera del auto): 20 °C
 Considere además que los vidrios no presentan
transferencia de calor por radiación y que la transferencia
de calor por conducción es despreciable en vidrios y techo.

14. TECHO: (se considera como cuerpo gris)
GANADO POR
CONVECCIÓN
DESDE EL
AMBIENTE
PERDIDDA POR
CONVECCIÓN
DESDE EL
INTERIOR

15. INTERIOR
TECHO
V
I
D
R
I
O
V
I
D
R
I
O
PERDIDO/
ABSORVIDO
POR
CONVECCIÓN
DESDE EL
VIDRIO
PERDIDO/
ABSORVIDO
POR
CONVECCIÓN
DESDE EL
VIDRIO
PERDIDO/
ABSORVIDO
POR
CONVECCIÓN
DESDE EL
TECHO

16. VIDRIOS
V
I
D
R
I
O
S
PERDIDO /
ABSORVIDO
POR
CONVECCIÓN
HACIA EL
AMBIENTE
PERDIDO /
ABSORVIDO
POR
CONVECCIÓN
HACIE EL
INTERIOR