La conducción es el mecanismo de transferencia de calor a través de la colisión de partículas. La velocidad de conducción depende de la configuración geométrica, espesor y material, así como la diferencia de temperatura. La ley de Fourier establece que la velocidad de conducción es proporcional a la conductividad térmica, área y gradiente de temperatura, e inversamente proporcional al espesor. La conductividad térmica mide la habilidad de un material para conducir calor.

1. MECANISMOS DE
TRANSFERENECIA DE CALOR
CONDUCCIÓN
M.SC. EDISSON PAGUATIAN

2. MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE
CALOR
• Las transferencia de energía como calor siempre
•se produce del medio que tiene la
temperatura más elevada hacia el de
temperatura más baja, y la transferencia de
calor se detiene cuando los dos medios
alcanzan la misma temperatura.
•La T.C tiene dirección y magnitud
• La razón de T.C por conducción en una dirección
especifica es proporcional al gradiente de T°, el
cual es la razón del cambio de la T° con respecto
a la distancia.

3. TRANSFERECIA DE CALOR
POR CONDUCCIÓN

4. CORRIENTE CALORÍFICA
hiel o
H 
Q
(J / s)
t
La corriente calorífica H se define como la
cantidad de calor Q transferida por unidad de
tiempo t en la dirección de mayor temperatura
a menor temperatura.

5. H = corriente calorífica (J/s)
A = área superficial (m2)
t = diferencia de temperatura
L = grosor del material
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
t1 t2
t = t2 - t1
La conductividad térmica k de un
material es una medida de su
habilidad para conducir calor.
k 
QL
AttLt
H 
Q

kAt
Unidades 
J
s  m  C

6. LAS UNIDADES SI PARA CONDUCTIVIDAD
Caliente
e
Frío
k 
QL
Att
Tomado literalmente, esto significa que para una
longitud de 1 m de cobre cuya sección
transversal es de 1 m2 y cuyos puntos finales
diferir de la temperatura por 1 C0, el calor se
llevará a cabo a un ritmo de 1 J / s.
En unidades SI, por lo general mediciones pequeñas de longitud L y
área A se deben convertir a metros y metros cuadrados,
respectivamente, antes de sustituir en fórmulas.

7. CONDUCCIÓN
La conducción es la transferencia de energía de las
partículas más energéticas de una sustancia hacia las
adyacentes menos energéticas, como resultado de
interacciones entre esas partículas. La conducción puede
tener lugar en sólidos, líquidos o gases.
En los gases y líquidos la conducción se debe a las
colisiones de las moléculas durante su movimiento
aleatorio.

8. PERFIL DE TEMPERATURA

9. LEY DE FOURIER
Permite cuantificar la rapidez del flujo de calor
por conducción, y establece que:
q = - k A (dt/dx)
k: Conductividad térmica del material
Sistema internacional: W/m °C
Sistema ingles: Btu/h*pie*F , Kcal/h*m*C)
A: área transversal al flujo (pie2); (m2)
dt/dx : Gradiente de temperatura (°C/m) ; (F/pie)

10. BAJO CONDICIONES DE FLUJO ESTABLE.
LL
x
 k
T1 T2"
 k
T2 T1

Q
dT

T2 T1
dx L
Ya que
L
 k
T
Q"x
xx
A = Área

Q  Q" A

mk 
   W 
 metrok 
Watt
k

11. COEFICIENTES DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
(W/M · K)
TABLA COMPARATIVA DE COEFICIENTES DE CONDUCTIVIDAD
TÉRMICA DE ALGUNOS MATERIALES DE USO COMÚN.

12. 
 dx 
 dT 
q  k  A
T1
T2
A
L
 L
 T  T 
q  k  A  2 1

q

13. CONDUCCIÓN
• La velocidad de conducción de calor a través de un medio
depende de la configuración geométrica de éste, su
espesor y el material de que esté hecho, así como la
diferencia de temperatura a través de él.
• La velocidad de conducción de calor a través de una capa
plana es proporcional a la diferencia de temperatura a
través de ésta y al área de transferencia de calor, pero es
inversamente proporcional al espesor de esa capa.

14. CONDUCCIÓN
k es la conductividad
térmica del material, que
es una medida de la
capacidad de un material
para conducir
ecuación se
calor. La
llama la
ecuación de Fourier de la
conducción de calor.

15. CONDUCCIÓN
• El calor es
conducido en la
dirección de la
temperatura
decreciente
• El área A de
transferencia de
calor es
perpendicular a
la dirección de
esa
transferencia.

16. CONDUCCIÓN
través de un espesor unitario del
por unidad de
material por
diferencia deunidad de área
temperatura.
La conductividad térmica de un material es una
medida de capacidad del material para conducir
calor.
Las moléculas que absorben el excedente de
energía también adquirirán una mayor velocidad
vibratoria y generarán más calor (energía potencial
absorbe calor- <--> energía cinética -emite calor).
(Nahle, 2006)
 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
La conductividadtérmica de un material
se puede definir como la velocidad de transferencia
de calor a

17. CONDUCCIÓN
 El mecanismo de
conducción del calor
en un líquido se
complica por el hecho
de que las moléculas
estánmás
cercanas entresí y
ejercen un campo
de fuerzas
intermoleculares
más intenso. Las
conductividades
térmicas de los
líquidos suelen
encontrarse entre las
de los sólidos y las e
los gases.

18. CONDUCCIÓN
 A diferencia de los
metales, los cuales son
buenos conductores de la
electricidad y el calor, los
sólidos cristalinos, como
el diamante y los
semiconductores como el
silicio, son bueno
del calor
conductores
conductores
pero malos
eléctrico. Como
resultado, esos
materiales encuentran un
uso muy amplio en la
industria electrónica.

19. ¿COMO INFLUYE LA TEMPERATURA Y LA
PRESIÓN EN LA CONDUCTIVIDAD
TÉRMICA?
o La conductividad térmica de los sólidos es mayor que la de
los líquidos, la que a su vez es mayor que la de gases.
o La K para muchos líquidos decrece con el aumento de la
temperatura.
y vapores aumenta con elo La K para muchos gases
aumento de la temperatura
En cuanto a la presión:
o la influencia de la presión en sólidos y líquidos es
depreciable.
o La influencia de la presión en gases es pequeña, excepto a
vacios muy bajos.

20. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

21. EJEMPLO I.1. CONDUCCIÓN EN EL TECHO DE UNA
CASA
EJEMPLO. El techo de concreto de una casa mide 4 x 6 mts de 0.15 mts de espesor. La
temperatura en el exterior es de 400C y en el interior es de 250C. La “k” del concreto es de
0.8 w/mk. (a) evalúe la razón de la transmisión de calor del techo. (b) El costo el dueño de la casa
si se usa un aparato que mantiene esas condiciones del interior por 8 horas cuando la energía
tiene un costo de $0.694 el Kw.hr.
SOLUCIÓN. Para mantenerse las condiciones del interior de la casa hay que determinar la
transferencia de calor por conducción en el techo para conocer el costo de refrigeración.
SE ASUME. Temperaturas son constantes durante las 8hrs, se tienen condiciones
estacionarias de operación y propiedades constantes.
ESQUEMA.
6 m
250C 400C 4 m
*
0.15 m

22. ANÁLISIS
La transferencia de calor sobre el techo de área A = 6 x 4 = 24 m2 es por conducción
(a) El calor transferido es:
L 0.15m
0
2 (40  25) K
 (0.8w)(24m )Q  kA
T1 T2
1920w 1.92kw
(b) La pérdida de calor en 8 hs y su costo es.
Q*
 Qt  (1.92kw)(8hs) 15.36kwh
Costo  (15.36kwh)(0.694)  $10.66
La tarifa debe ser mucho mayor ya que no se consideran las pérdidas de calor a través
de
Las paredes

23. • Calcular la cantidad de calor que se
transmite, por unidad de tiempo a través de
una ventana de 2 m2, espesor: 0.05 m,
temperatura inferior 200C, temperatura
superior 5 0C, Kvidrio= 2,5 x 10-4 kcal/m.s.oc
• Una lamina de hierro de 30 cm de espesor
tiene una cara a -15 oC y la otra a 30 oC
¿Cuál es la velocidad de transferencia de
calor a través de 0,2 m2? Considere que la
conductividad térmica es la media para este
material.

24. GRACIAS POR SU ATENCIÓN