PROBLEMAS DE TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONDUCCIÓN Y CONVECCIÓN

1.- Una casa tiene una pared compuesta de madera, aislante de fibra y
tablero de yeso, como se indica en el esquema. En un día frío de invierno los coeficientes
de transferencia de calor por convección son hext= 60 W/m2·K y hint= 30 W/m2·K. El área total de la superficie es de 350 m2.
Datos: Tablero de yeso: k (a 300 K) = 0,17 W/m·K.
Propiedades termofísicas de la fibra de vidrio:
T (K)   ρ (kg/m3)   k (W/m·K)
300          16            0,046
300          28            0,038
300          40            0,035


a) Determine una expresión simbólica para la resistencia térmica total de la pared
incluyendo los efectos de convección.
b) Determine la pérdida de calor total de la pared.
c) Si el viento soplara de manera violenta elevando hext a 300 W/m2·K, ¿cuál sería el
porcentaje de aumento relativo de la pérdida de calor?
d) ¿Qué resistencia térmica influye en mayor medida sobre la pérdida de calor a través de
la pared?
Solución: b) 4.214 W; c) 0,45 %; d) La de la fibra de vidrio, que es el aislante y tiene la k
menor.

2.- En un tubo de pared delgada de 20 mm de diámetro circula un fluido caliente a una temperatura media de 45 ºC. El tubo se monta horizontalmente en aire en reposo a 15 ºC. Se enrolla una cinta delgada de calentamiento eléctrico sobre la superficie externa del tubo para evitar pérdidas de calor del fluido caliente al aire ambiente y mantener su temperatura constante.
a) Ignorando las pérdidas de calor por radiación, calcule el flujo de calor  qe′′ que se debe suministrar mediante la cinta eléctrica.
b) Calcule el flujo de calor teniendo en cuenta la radiación. La emisividad de la cinta es
0,95 y los alrededores también están a 15 ºC.
c) Calcule el flujo de calor si se añade una capa de aislante (k = 0,050 W/m·K) de espesor
20 mm y emisividad 0,60. ¿Cuál será la temperatura superficial del aislante?
Solución: a)  qe′′ = 208 W/m2; b)  qe′′ = 388 W/m2; c)  qe′′ = 113,65 W/m2; Taisl = 20 ºC.