IMPORTANCIA DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR

• IMPORTANCIA DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR

Fig. 1: Muro elaborado con bloques de concreto con cavidades

Fig. 2: Detalle de la sección A y B y vista transversal del bloque.

Se conocen las propiedades de los materiales (aire y concreto), así como las temperaturas T1 (exterior = temperatura sol-aire) y T4 (interior = 25 °C constante). T2 y T3 son las temperaturas de las paredes interiores de la cavidad del bloque, las cuales serán calculadas, así como q y R.

Las propiedades termofísicas del concreto que se utilizaron son: emisividad ε=0.9 y conductividad kc =1.1W/m °C (Cengel, 2004) las cuales se consideran constantes; las propiedades termodinámicas del aire se calculan con variaciones para cada hora. No se considera generación interna de calor, se suponen paredes isotérmicas en las fronteras fría y caliente; las caras laterales son adiabáticas, así como materiales homogéneos. Se toma en cuenta la transferencia de calor por conducción en las partes sólidas del bloque y radiación y convección acopladas en las cavidades. Las temperaturas exteriores del muro de acuerdo a su orientación, corresponden a las variaciones horarias producto de la temperatura ambiente, radiación solar y velocidad de viento para la ciudad de Hermosillo, Sonora, en la latitud geográfica 29.04° y un meridiano local de 110.58°.

Condiciones de operación

Para fijar las condiciones en las que se aplicará el modelo, se hace referencia a los ángulos de incidencia de la radiación solar sobre las cuatro orientaciones de una superficie vertical para un día de invierno y uno de verano como se muestra en las Fig. 3 y Fig. 4.

Fig. 3: Ángulos de incidencia (verano)

Fig. 4: Ángulos de incidencia (invierno)

La Fig. 5 muestra la distribución horaria de la temperatura ambiente de verano, así como la radiación solar directa normal, cuyos efectos se observan en el aumento de la temperatura sol aire, para la orientación Oeste, considerando esta como la orientación crítica para las ganancias de calor.

En la Fig. 6 se muestra la distribución de la temperatura ambiente de invierno donde no existe radiación incidente sobre el muro Norte en las 24 horas del día, por lo tanto se considera como la orientación crítica con relación a la pérdida de calor

Fig. 5: Radiación solar, temperatura ambiente Y Tsa (verano, muro Oeste).

Fig. 6: Temperatura ambiente (invierno, muro Norte).

Bajo las anteriores consideraciones fueron fijadas las condiciones de temperatura para el cálculo de la temperatura sol-aire en el muro con orientación Oeste y así resolver el modelo matemático planteado. Se puede observar que mientras la temperatura ambiente del aire aumenta desde 23°C y en sus máximos se acerca a 40°C, la temperatura sol-aire llega hasta 70°C como resultado de la

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