Capitulo 3b - Resistencia termica 2014

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MECANISMOS TRANSFERENCIA 
DE CALOR 
 
Material elaborado 
 Dr. Ing. Daniel Marcelo 
 
Modificado 
 Ing. Raúl La Madrid Olivares 
 raul.lamadrid@udep.pe 
2 
RESISTENCIA TÉRMICA 
 1 2
,cond pared
T T
Q kA
L


3 
 
 1 2,cond pared
pared
T T
Q W
R


Donde: 
pared
L C
R
kA W
 
  
 
Es la resistencia térmica de la pared en contra de la conducción del calor o 
simplemente la resistencia a la conducción de la pared. Notar que la 
resistencia térmica de un medio depende de: 
 La configuración geométrica 
 Propiedades térmicas del medio 
4 Analogía entre los conceptos de la energía térmica y eléctrica 
5 
Para la convección 
 conv s sQ hA T T 
Se puede reacomodar como 
1
conv
s
C
R
hA W
 
  
 
6 
En el caso de la radiación 
   4 4 s alredrad s s alred rad s s alred
rad
T T
Q A T T h A T T
R


    
Donde 
1
rad
rad s
K
R
h A W
 
  
 
 
  2 2radrad s alred s alred
s s alred
Q
h T T T T
A T T
   

Es la resistencia térmica de una superficie contra la radiación, o bien, la 
resistencia a la radiación y 
es el coeficiente de transferencia de calor por radiación. Tanto Ts como 
Talred, deben de estar en Kelvin. 
7 
Una superficie expuesta al aire circundante 
comprende convección y radiación de 
manera simultánea. 
 2 comb conv rad Wh h h m K 
Donde hcomb es el coeficiente de 
transferencia de calor combinado 
8 
RED DE RESISTENCIAS TÉRMICAS 
9 
 
 1 2
1 1 1 2 2
 
 
 
 
 
Razóndela Razóndela Razóndela
convecióndecalor conduccióndeclaor conveccióndecalor
hacia la pared através dela pared desdela pared
T T
Q h A T T kA h A T
L

     
     
      
     
     

     
 
 
2
1 1 1 2 2 2
,1 ,2
1 2
,1 ,2
 
 
conv pared conv
total
total conv pared conv
T
T T T T T T
Q
R R R
T T
Q W
R
CR R R R
W

 
 
  
  


  
10 
A veces resulta conveniente expresar la transferencia de calor a través de un 
medio de una manera análoga a la ley de Newton del enfriamiento, como 
 ( )Q UA T W 
donde U es el coeficiente de transferencia de calor total. 
1
total
UA
R

11 
Paredes planas de capas múltiples en SERIE 
1 2
2 31 2
2 31 2
1 2 2 3
,
( )
( )( )
 
...
BA
A B
A B
A B
total serie A B C
KA T T
Q
x
K A T TK A T T
Q
L L
T TT T
Q
R R
T T T T
Q
R R
R R R R



 

 
  


   
31 2
1 2 3
1 2 3
1 2 3
Por Propiedad
...
...
 
...
aa a
C
b b b
a a a
C
b b b
   
  
 
  
12 
Paredes planas de capas múltiples en serie 
 1 2 
total
T T
Q W
R
 
𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑅𝑐𝑜𝑛𝑣,1 + 𝑅𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑1 + 𝑅𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑2 + 𝑅𝑐𝑜𝑛𝑣,2 
 1 2
1 1 2 2
1 1
 
 
L L C
Wh A k A k A h A
   
Paredes planas de capas múltiples en PARALELO 
1 2 1 2 1 2
1 2
( ) ( ) ( )
1 1 1
( )
1 1 1 1
CA B
C CA A B B
A B C
total A B C
Q Q Q Q
K AK A K A
Q T T T T T T
L L L
Q T T
R R R
R R R R
  
     
 
    
 
  
13 
Para solo dos paredes en paralelo 
   1 2 1 21 2 1 2
1 2 1
1 2
1 2
1 2 1 2
2
1 1
 
1 1 1
 
total
total
total
T T T T
Q Q Q T
T T
Q
R
R R
T W
R R R
R
R R R R
R
R
 
 
 


   
 
      

14 
15 
Ejemplo 
En la figura, se muestra una sección típica de la pared de 
un edificio. Esta sección se extiende hacia dentro y fuera 
de la página y se repite en la dirección vertical. Los 
miembros de soporte de la pared están fabricados de 
acero (k = 50 W/m· K) y tienen 8 cm (t23) x 0.5 cm (LB). 
El resto del espacio interior de la pared está lleno con 
material aislante (k= 0.03 W/m·K) y mide 8 cm (t23) x 60 
cm (LA). La pared interior está fabricada con un tablero 
de yeso (k = 0.5 W/m.K) de 1 cm de espesor (t12) y la 
exterior, de ladrillo (k = 1.0 W/m K) de 10 cm de espesor 
(t34). ¿Cuál es el flujo promedio de calor a través de esta 
pared cuando T1=20°C y T4 = 35°C? 
16 
2
12
12
12
2
12
2
34
34
34
2
34
0.01 º
0.02
0.5
º
0.02
0.1 º
0.1
1
º
0.1
t m C
R
k W
m C
R
W
t m C
R
k W
m C
R
W
  

  

17 
23
23
23
2
23
23
23
23
2
23
0.08
11
0.03 0.6
0.6 0.005
º
2.689
0.08
11
50 0.005
0.6 0.005
º
0.1936
a
a a
a b
a
b
b b
a b
b
t
R
k L
L L
m C
R
W
t
R
k L
L L
m C
R
W
 
      
           

 
      
           

18 
El circuito equivalente sería 
19 
El circuito equivalente sería 
  
23 23
12 34
23 23
2
2.689 0.1936
0.02 0.1
2.689 0.1936
º
0.3006
a b
total
a b
total
total
R R
R R R
R R
R
m C
R
W
 
   
 
 
   
 

20 
¿Cuál es el flujo promedio de calor a través de esta pared cuando T1=20°C y T4 = 35°C? 
4 1
2
35 20
0.3006
49.9
total
T T
q
R
q
W
q
m
 
  
 
 
  
 
