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374 Capítulo 18 Transferencia de calor

la temperatura de la zona de contacto y luego usar el resultado para encontrar la razón de
flujo de calor por cualquiera de las paredes, ya que las razones son iguales.

Solución (a): Se consulta en la tabla 18.1 la conductividad del corcho y la del concreto.
Usaremos el subíndice 1 para denotar el corcho y el 2 para el concreto. Con t. se represen­
tará la temperatura en la zona de contacto de ambos materiales. Como H/A es igual en los
dos, podemos escribir
H, H,
— (corcho) = — (concreto)
A[ A2
kdtj ~ (~20°C)] k2(24°C - t¡)
0.10 m 0.14 m
[0.04 W/(m • K)](ff + 20°C) _ [0.8 W/(m • K)](24°C - t,)
0.10 m ~~ 0.14 m

Ahora, para simplificar multiplicamos cada término por 14 para obtener
5.6(t¡ + 20 °C) = 80(24 °C - t¡)
t¡ = 21.1 °C
Solución (b): El flujo de calor por unidad de área por unidad de tiempo puede encon­
trarse ahora partiendo de la ecuación (18.1), ya sea que se aplique al corcho o al concreto.
Para el concreto tenemos
H2 _ k2(24°C - t¡)
A2 0.14 m
_ [0.8 W/(m ■ K)](24°C - 21.1°C)
0.14 m
= 16.4 W/m2
Observe que el intervalo kelvin y el Celsius se cancelan mutuamente, ya que ambos
son iguales. La misma razón se calcularía para el corcho. La diferencia de temperatura entre
los puntos extremos del corcho es 41.1°C, mientras que la diferencia de temperatura del
concreto es de sólo 2.9°C. Los intervalos de temperatura diferentes resultan principalmente
de la diferencia en la conductividad térmica de las paredes.

Aislamiento: el valor R

Las pérdidas de calor en los hogares e industrias con frecuencia se deben a las propiedades
aislantes de sus diversos muros compuestos. A veces se desea saber, por ejemplo, cuáles
serían los efectos de remplazar con material aislante de fibra de vidrio los espacios cerrados
(sin ventilación) que se encuentran entre los muros. Para resolver esos casos en varias aplica­
ciones de ingeniería se ha introducido el concepto de resistencia térmica R. El valor R de un
material de espesor L y de conductividad térmica k se define de este modo:
L
R = -
k
Si reconocemos que el flujo de calor de estado estacionario por un muro compuesto es cons­
La convección forzada tante (véase el ejemplo 18.2) y aplicamos la ecuación de conductividad térmica a cierto nú­
es un proceso de mero de espesores de diferentes materiales, se puede demostrar que
convección en el que el
Q A A t A A t
movimiento del fluido (18.3)
(o el aire) se mantiene 2 .(L A )
por algo diferente del
contenido calorífico La cantidad de calor que fluye por unidad de tiempo (Q/t) a través de cierto número de espe­
del fluido.
sores de diferentes materiales es igual al producto del área A y la diferencia de temperatura At