Page 392 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

18.2 Conducción 373

W/m ■ K. Luego, la longitud ha de estar en m, el área en m2, el tiempo en s y la temperatura
en K, así que el calor se expresará en joules (J).
Dados: A = 1 m2, L = 0.060 m, r = 1 h = 3600 s, At = (150°C - 30°C)
= 120°C = 120 K
Solución: despejando O de la ecuación (18.1) obtenemos
A t
Q = kAr —
^ L
[0.7 W/(mK)](l m2)(3600 s)(120 K) ,
Q = 1---------------—----- ---------- ---------- =5.04 X 106 J
^ 0.060 m
Por tanto, 5.04 MJ de calor fluye cada hora del interior de la pared de ladrillos al exterior.

Siempre es conveniente indicar cuáles son las unidades que corresponden a cada cantidad
durante toda la resolución de un problema. Esta práctica le evitará muchos errores innecesarios.
Por ejemplo, a veces es fácil olvidar que, en las unidades del SUEU, el espesor debe expresarse en
pulgadas y el área en pies cuadrados. Si durante la sustitución las unidades de la conductividad
térmica se indican junto con su respectivo valor numérico, no se cometerá ese tipo de errores.
Cuando se conectan dos materiales de diferente conductividad, la razón a la que se con­
duce el calor a través de cada uno de ellos debe ser constante. Si no hay fuentes o sumideros
de energía térmica dentro de los materiales y los extremos se mantienen a temperatura cons­
tante, se logrará finalmente un flujo estacionario, ya que el calor no puede “acumularse” ni
“acelerarse” en un punto determinado. La conductividad de los materiales no cambia y el
espesor es fijo, lo que significa que los intervalos de temperatura de cada material deben ajus­
tarse para producir el flujo estacionario de calor a lo largo de la estructura compuesta.

f S * I . 'v % 11
1#-'
La pared compuesta de una planta congeladora está formada por una capa de corcho de
10 cm de espesor en el interior y una pared de concreto sólido de 14 cm de espesor en el
exterior (figura 18.3). La temperatura de la superficie interior de corcho es de —20°C, y
la superficie exterior de concreto se encuentra a 24°C. (a) Determine la temperatura de la
interfaz o zona de contacto entre el corcho y el concreto, (b) Calcule la razón de flujo de
calor perdido de calor en watts por metro cuadrado.
Plan: En el caso de un flujo estacionario, la razón de flujo de calor a través de la cubierta
de corcho es igual a la razón de flujo de calor a través del concreto. Como las áreas son las
mismas, podemos igualar las razones de flujo de calor por unidad de área (.HIA) para la pa­
red de corcho y para la pared de concreto. Con base en esta ecuación podemos determinar

Figura 18.3 Conducción de calor por una pared compuesta.