“FLUJO DE CALOR ESTACIONARIO EN LADRILLO SOLIDO DE MURO PORTANTE.

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Contenido

I.        SITUACIÓN PROBLEMÁTICA:        2

II.        PROBLEMA:        3

III.        HIPÓTESIS:        4

Considere pequeñas porciones de dos superficies isotérmicas contiguas separadas por una distancia Δn.     Considerando que la temperatura correspondiente a la superficie S1 es T1 y la correspondiente a S2 es T2. Llamando a la diferencia de temperatura T1 - T2= ΔT. Experimentalmente se encuentra que la cantidad de calor que fluye de S1 a S2 por unidad de área y por unidad de tiempo es aproximadamente proporcional a ΔT/Δn. La aproximación llega a ser más precisa a medida que Δn (y desde luego ΔT) se hace más pequeño. En él Las Ecuaciones Diferenciales y sus Aplicaciones en la Ingeniería caso límite, a medida que Δn→0, ΔT/Δn→ dT/dn lo cual se llama el gradiente de T (variación de T en la dirección normal a la superficie o curva isotérmica). Si q es la cantidad de flujo de calor por unidad de área y unidad de tiempo, tomamos como nuestra ley física:                                                                                                                             Si deseamos considerar a T como una cantidad vectorial (teniendo dirección y magnitud), el razonamiento es el siguiente. Considere como positiva la dirección de S1 a S2. Si dT/dn es positiva, entonces T aumenta y, por tanto, debemos tener T2 < T1. Así, el calor realmente fluye de S1 a S2 (de mayor a menor temperatura); esto es, el flujo de calor está en la dirección negativa.        4[pic 11]

De modo similar, si dT/dn es negativa, T disminuye, T2 > T1, y el flujo es de S2 a S1; esto es, el flujo de calor está en la dirección positiva.        4

La dirección del flujo de calor puede tenerse en cuenta mediante un signo menos en     esto es, cantidad de calor por unidad de tiempo que fluye a través de un área A, está dada por q (cantidad vectorial) (proviene de la teoría de campos). La anterior constante de proporcionalidad k depende del material usado y se llama conductividad térmica        4[pic 12][pic 13]

IV.        OBJETIVOS:        5

V.        MARCO TEÓRICO:        5

PROYECTO DE INVESTIGACION FORMATIVA:

“FLUJO DE CALOR ESTACIONARIO EN LADRILLO SOLIDO DE MURO PORTANTE.”

1. SITUACIÓN PROBLEMÁTICA:

En nuestra ciudad, predomina la construcción de viviendas mediante el sistema de albañilería confinada, en el cual se levantan muros a partir de ladrillos sólido y concreto.

Así mismo en nuestra ciudad, en épocas de verano el calor es insoportable, alcanzando temperaturas hasta de 31°C, y a esto sumado los muros a base de ladrillos es que las viviendas, se convierten en un horno.

El problema radica ahí, en que no se hacen construcciones eficientes como para prevenir este calentamiento excesivo de estos ladrillos, y esto a la larga se vuelve un gran problema para las familias, puesto que para poder compartir un ambiente fresco con temperaturas no sofocantes, tienen que adquirir equipos de calefacción cuyos precios son elevados.

Y se sabe muy bien que nuestro país está en miras del desarrollo y por lo tanto mucha gente no puede obtener este tipo de servicio de calefacción, volviéndose todo un dolor de cabeza el verano para ellos.

1. PROBLEMA:

Al percibir de manera sensorial las diferentes temperaturas presentes en el mismo cuerpo, surgió la curiosidad de encontrar el modelo matemático que regule la trasferencia de calor estacionario en dicho cuerpo, es decir, la temperatura en dicho material en función de la distancia x, medida a partir de la cara con menor temperatura. Así mismo, nos surgió la idea de saber cuánto calor se trasmite por hora a través de una sección paralela a las caras cuya área es de A cm2 con un ancho de “a” cm y registrando temperaturas en distintas caras de 25 °C y 27 ºC, sabiendo como dato que la conductividad térmica del ladrillo rojo cara vista es de 0.6 w/mK

1. HIPÓTESIS: 

Considere pequeñas porciones de dos superficies isotérmicas contiguas separadas por una distancia Δn. Considerando que la temperatura correspondiente a la superficie S1 es T1 y la correspondiente a S2 es T2. Llamando a la diferencia de temperatura T1 - T2= ΔT. Experimentalmente se encuentra que la cantidad de calor que fluye de S1 a S2 por unidad de área y por unidad de tiempo es aproximadamente proporcional a ΔT/Δn. La aproximación llega a ser más precisa a medida que Δn (y desde luego ΔT) se hace más pequeño. En él Las Ecuaciones Diferenciales y sus Aplicaciones en la Ingeniería caso límite, a medida que Δn→0, ΔT/Δn→ dT/dn lo cual se llama el gradiente de T (variación de T en la dirección normal a la superficie o curva isotérmica). Si q es la cantidad de flujo de calor por unidad de área y unidad de tiempo, tomamos como nuestra ley física:                                                                                                                           Si deseamos considerar a T como una cantidad vectorial (teniendo dirección y magnitud), el razonamiento es el siguiente. Considere como positiva la dirección de S1 a S2. Si dT/dn es positiva, entonces T aumenta y, por tanto, debemos tener T2 < T1. Así, el calor realmente fluye de S1 a S2 (de mayor a menor temperatura); esto es, el flujo de calor está en la dirección negativa.[pic 15][pic 14]

 De modo similar, si dT/dn es negativa, T disminuye, T2 > T1, y el flujo es de S2 a S1; esto es, el flujo de calor está en la dirección positiva.

La dirección del flujo de calor puede tenerse en cuenta mediante un signo menos en     esto es, cantidad de calor por unidad de tiempo que fluye a través de un área A, está dada por q (cantidad vectorial) (proviene de la teoría de campos). La anterior constante de proporcionalidad k depende del material usado y se llama conductividad térmica[pic 16][pic 17]

1. OBJETIVOS:

1. General:

• Determinar el flujo de calor estacionario de un ladrillo usado en la fabricación de un muro portante.

1. Especifico:

• Encontrar el modelo matemático que regule la temperatura en dicho material en función de la distancia x, medida a partir de la cara con menor temperatura.
• Calcular cuánto calor se trasmite por hora a través de una sección paralela a las caras cuya área es de A cm2.

1. MARCO TEÓRICO:

1. INTRODUCCIÓN A LA TRANSFERENCIA DE CALOR

1. Generalidades

La Transferencia de calor es la energía en tránsito debido a una diferencia de temperaturas en un cuerpo o entre cuerpos diferentes.

Siempre que exista una diferencia de temperatura, la energía se transfiere de la región de mayor temperatura a la de menor temperatura

De acuerdo con los conceptos de la Termodinámica, la energía que se transfiere como resultado de una diferencia de temperatura es el calor.

• Las leyes de la termodinámica tratan de la transferencia de energía, pero sólo se aplican a sistemas que están en equilibrio (pueden utilizarse para predecir la cantidad de energía requerida para modificar un sistema de un estado de equilibrio a otro), pero no sirven para predecir la rapidez (tiempo) con que pueden producirse estos cambios.
• La transferencia de calor, complementa los principios termodinámicos, proporcionando métodos de análisis que permitan predecir esta velocidad de transferencia térmica Cuando la temperatura en cada punto de un cuerpo no varía con el tiempo, decimos que tenemos un flujo de calor estacionario.
•  En todos los fenómenos de transferencia identificamos: • Una diferencia de potencial, o fuerza conductora que causa la transferencia

• Un flujo de la entidad que se transfiere, entre puntos a potenciales diferentes.

• Una resistencia que el medio opone a la transferencia en la región en que existe la diferencia de potencial.

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