Estudio de la conductividad térmica en acero galvanizado (1)

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Informe final del curso: Física General	 
Escuela Académico Profesional de Ing. de Materiales
Estudio de la conductividad térmica en acero galvanizado, cobre y aleación de aluminio serie 5000
Study of the thermal conductivity in galvanized steel, copper and aluminum 5000 Series Aluminum Alloy
Manuel Eduardo Crispín Namuche*; Efer Wilder José Gutiérrez Ramírez*; 
Ariana Medina Api*; Sofía Macarena Paredes Casas*;
Héctor Miguel Rojas Morales*; Alberto Raúl Velásquez Miñano*
Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Trujillo, Av. Juan Pablo II s/n – Ciudad Universitaria, Trujillo, Perú. 
* Autores correspondientes: t453500320@unitru.edu.pe(M. Crispín); t513500420@unitru.edu.pe (E. Gutiérrez); t513501320@unitru.edu.pe (A. Medina); t023500820@unitru.edu.pe(S. Paredes); t053500620@unitru.edu.pe (H. Rojas); t053500620@unitru.edu.pe (A. Velásquez)
ResumEN
Se realizó un experimento de tres fases usando cobre, acero galvanizado y aluminio con el objetivo de analizar la conductividad térmica en estos metales. En la primera fase, se utilizó un sistema de conducción con un hilo de cobre y una aguja de acero galvanizado (ambas de 0.20 metros), donde se les colocó 5 bolillas de cera a cada una con distancia de 0,02 m entre ellas. Se concluyó que estos conducen el calor a diferentes velocidades. En la segunda fase se buscó hallar los valores de la conductividad térmica de la aleación de aluminio serie 5000 (236,9 W/m. K) y la corriente de calor que circula en un tubo hecha de este (1,83 W). Para obtener esos se usaron las ecuaciones 1.1, 1.2 y conocer datos que fueron medidos como el radio de una de las caras, la longitud y la temperatura tanto inicial como final de la varilla, además de otros obtenidos del programa CES EduPack como la capacidad calorífica específica y la densidad del material. Finalmente, en la tercera fase volvimos a calentar el tubo y tomamos datos para diseñar una gráfica Temperatura vs longitud, visualizando que el calor sigue una dirección en superficies simétricas.
Palabras clave: Calor; Temperatura; Conductividad térmica; Ley de Fourier; Difusividad térmica.
Abstract
A three-phase experiment was performed using copper, galvanized steel, and aluminum in order to analyze the thermal conductivity in these metals. In the first phase, a conduction system with a copper wire and a galvanized steel needle (both 0.20 meters) was used, where 5 wax balls were placed each with a distance of 0.02 m between them. It was concluded that these conduct heat at different speeds. In the second phase, we sought to find the values ​​of the thermal conductivity of the 5000 series aluminum alloy (236.9 W / m. K) and the heat current that circulates in a tube made of this (1.83 W). To obtain these equations 1.1, 1.2 were used and to know data that were measured such as the radius of one of the faces, the length and the initial and final temperature of the rod, in addition to others obtained from the CES EduPack program such as heat capacity. specificity and density of the material. Finally, in the third phase, we reheated the tube and took data to design a temperature vs. length graph, visualizing that the heat follows a direction on symmetrical surfaces.
Keywords: Heat; Temperature; Thermal conductivity; Fourier's law; Thermal diffusivity.
1.introducción
En este trabajo se buscará analizar la conductividad térmica de algunos metales con el objetivo estudiar el comportamiento de estos frente a incrementos de temperatura. Se escogió metales debido a que presentan una buena conductividad del calor. Esta investigación se realizará para mejorar nuestra comprensión de las propiedades térmicas y buscará la importancia de conocerlas en el campo de los materiales. 
Las aplicaciones de estos conocimientos van desde su uso en la creación de instrumentos o aparatos domésticos utilizados para cocinar (estufas, sartenes, etc.) y para calentar nuestros hogares(radiadores), hasta en el diseño de piezas para sistemas de enfriamiento en microprocesadores como los disipadores(Colocados debajo de un ventilador para que transmita el calor hacia el ambiente y sobre el microprocesador) generalmente hechos de aluminio o cobre, debido a que este se calienta mucho y puede llegar a quemarse.
En el ámbito de la ingeniería conocer sobre esto es vital en el uso de carga térmicas y en el diseño de sistemas que utilizan energía. Lira-Cortés et al (2008) argumenta que, para mejorar el cálculo de cargas térmicas para modelar el comportamiento térmico de edificaciones con fines de ahorro de energía, es necesario contar con los valores de las propiedades termo físicas; densidad, viscosidad, capacidad calorífica y conductividad térmica. Los valores experimentales de esta propiedad termo física de transporte se pueden usar en el diseño y simulación de cargas térmicas en edificios, en la operación de plantas y sistemas que utilizan energía, en la optimización o mejora del diseño de diversos componentes en las plantas de procesos industriales, en particular de equipos que involucran transferencia de calor por conducción.
En la selección de materiales para instrumentos y equipos, debemos saber que en su mayoría los metales vienen juntos y esto afecta en su conductividad térmica. En una encuesta (Goglia, Hawkins y Deverall, 1952) concluyeron que había efectos por pequeñas cantidades de hierro sobre la conductividad térmica del cobre. Esto se evidencio más en los diseños de tambores de freno de cobre e intercambiadores de calor especiales donde se debía considerar este efecto de manera relevante. En esa situación conocer sobre la conducción fue necesario para poder diseñar y construir un aparato especial adecuado para medir la conductividad térmica y estudiar un sistema compuesto por cobre que contiene una pequeña cantidad de hierro. 
Para poder comprender este proceso físico es necesario entender algunos conceptos básicos.
1.1. La temperatura
En un sistema, la temperatura es la propiedad que determina si se encuentra en equilibrio térmico. El concepto de temperatura se deriva de la idea de medir el grado de caliente o frío relativo y de la observación de que las variaciones de calor sobre un cuerpo producen una variación de su temperatura, mientras no se produzca la fusión o ebullición. La sensación de calor o frío al tocar una sustancia depende de su temperatura, de la capacidad de la sustancia para conducir el calor y de otros factores.
1.2. Diferencias entre temperatura y calor
Cuando se aporta calor a una sustancia, se eleva su temperatura, así los conceptos de temperatura y calor, aunque están relacionados, son diferentes: la temperatura es una propiedad de un cuerpo y el calor es un flujo de energía producido por las diferencias de temperatura.
1.3. El calor
Como se dijo antes, por lo general el término “calor” es interpretado como la transferencia de energía en un sistema (significado utilizado en termodinámica). Sin embargo, otros autores la consideran como la forma en la que la energía espontáneamente se transmite entre ya sea entre varios cuerpos o diferentes zonas de un solo cuerpo que se encuentran con temperaturas diferentes.
1.4. Transferencia de calor
Existen 3 maneras en las que se puede dar la transferencia de calor: conducción (cuando hay contacto entre 2 cuerpos o dentro de uno solo), convección (un cuerpo con el ambiente) y radiación (por radiación electromagnética como lo que sucede con la luz solar en el vacío del espacio).
1.4.1. Convección
Es la transmisión de calor causada por los movimientos de las moléculas en el ambiente debido al movimiento masivo de moléculas dentro de fluidos (gases o líquidos). 
Se presenta de 2 formas:
1.4.1.1. Natural 
Un fluido de forma espontánea extrae calor de una zona de temperatura superior y cambiando su densidad produce que el calor se movilice hacia la de menor temperatura. 
1.4.1.2. Forzada
Utilizando una turbina o una bomba se busca mover el fluido de la zona caliente a la fría (transfiriendo calor hacia la zona de menor temperatura).
1.4.2. Radiación
La radiación térmica, pertenecea la región infrarroja del denominado "espectro electromagnético”, siendo una radiación electromagnética, cabe resaltar que en parte puede ser visible. Su origen es debido al movimiento térmico de partículas cargadas, entonces, cuando una materia presenta partículas cargadas (temperatura diferente al cero absoluto) esta tiene como el resultado energía radiante. 
Usualmente se utiliza términos para distinguirlos entre todos los tipos de radiación magnética, como por ejemplo "radiación térmica", que es utilizado para distinguirse de otras radiaciones magnética. Una característica de la llamada radiación térmica es no presentar medios para transferir energía, incluso es considerada la más rápida (no sufre atenuación en el vacío), superando a la velocidad de la luz.
1.4.3. Conducción
Transmisión de energía entre las partes de un objeto con diferente temperatura o entre varios objetos por contacto directo. Esta ocurre generalmente en sólidos debido a que las moléculas con menor temperatura reciben directamente energía de otras moléculas cercanas y con mayor temperatura.
1.5. Corriente de calor en conducción térmica de un material
Young et al. (2015) nos cuenta que, a nivel atómico, hay zonas donde hay una mayor energía cinética, esto a razón de ser más calientes que las demás. Estas van chocando con el resto de átomos más fríos (transmitiéndoles energía), generando una transmisión de calor en cadena. 
Es necesario recordar que solo hay transmisión de calor entre zonas con diferentes temperaturas, siguiendo una dirección de alta hacia baja.
Figura 1. Tubo de un material y la dirección del calor al ser conducido por este
1.6. Ley de Fourier:
Si tuviéramos una vara cilíndrica que presenta una de sus caras un área transversal “A”, con una longitud o espesor “L” donde el extremo izquierdo es calentado con una temperatura constante “TH” y el extremo opuesto presenta una temperatura menor “TC”. Considerando solo la conducción como medio de transferencia de calor.
Entonces:
 
 (1.1)
Donde:
Tabla 1. Valores utilizados en la ecuación 1
	Nombre
	Símbolo
	Unidad
	Corriente de calor en conducción
Calor
Tiempo
Longitud
Temperatura mayor
Temperatura menor
Conductividad térmica
Área de una cara
	H
Q
t
L
TH
TC
k
A
	
	W
J
s
m
K
K
W/m. K
m2
Esta fórmula nos da a entender que si transferimos una cantidad de calor “dQ” por la vara en un intervalo de tiempo “dt” entonces “H” es la corriente de calor que se transmite, sabiendo que, “H = /dt”.
Las unidades de corriente de calor “H” son unidades de energía por tiempo, es decir, potencia; la unidad SI de corriente de calor es el watt (1 W = 1 J/s).
1.6.1. La conductividad térmica (k)
Mena-Novelo et al. (2015) nos dice que la conductividad térmica k de un material sólido es un parámetro térmico que es utilizado para diseñar, predecir o proponer dispositivos y metodologías para un mejor uso de la energía consumida.
Puede considerarse como una propiedad de la materia propia o específica de cada uno, que se puede calcular con la siguiente ecuación:
 (1.2)
Donde:
Tabla 2. Valores utilizados en la ecuación 2
	Nombre
	Símbolo
	Unidad
	Conductividad térmica
Capacidad calorífica específica
Densidad
Difusividad térmica
	k
Cp
ρ
α
	
	W/m. K
J/kg. K
kg/m3
m2/s
Para una aleación de aluminio serie 5000, según CES Edu pack podemos considerar los siguientes valores
Tabla 3. Propriedades físicas del aluminio serie 5000
	Nombre
	Valor
	
	Capacidad calorífica específica
Densidad
	900 J/kg. K
2700 kg/m3 
	
	
Çendel. (2007) nos dice que la conductibilidad en los diversos materiales varia, dependiendo de la temperatura en el ambiente. Como podemos observar en el siguiente cuadro y gráfico:
Tabla 4. Conductividades térmicas de algunos materiales 
a temperatura ambiente
	Material
	k, W/m. K
	Diamante
Plata
Cobre
Oro
Aluminio
Hierro
Acero
Acero inoxidable
Mercurio (I)
Vidrio
Ladrillo
	2300
429
401
317
237
80.2
47-58
12-45
8.54
0.78
0.72
Figura 2. Gráfico de Conductividad térmica vs Temperatura de diversos metales 
1.6.2. La difusividad térmica (α)
Puede definirse como la rapidez del calor en difundirse por un material específico, donde si un material tiene alta conductividad, entonces tiene una gran difusividad térmica.
Çendel. (2007) nos da una tabla de datos de difusividades térmicas, las cuales son:
Tabla 5. Difusividad térmica de algunos materiales 
a temperatura ambiente
	Material
	α, m2/s*
	Plata
Cobre
Oro
Aluminio
Hierro
Mercurio (I)
Mármol
Hielo
Concreto
Ladrillo
Vidrio
Agua
Madera (roble)
	149 x 10-6
127 x 10-6
113 x 10-6
97.5 x 10-6
22.8 x 10-6
4.7 x 10-6
1.2 x 10-6
1.2 x 10-6
0.75 x 10-6
0.52 x 10-6
0.34 x 10-6
0.14 x 10-6
0.13 x 10-6
Ya sabiendo todo esto, podemos decir que lo que buscamos con este trabajo es comprender la conductividad térmica y como el valor numérico de esta afecta en la conducción del calor. Además de con un experimento ver como se transmite la energía de un cuerpo, averiguando la constante de conductividad térmica del material con la ecuación 2 y finalmente el flujo de calor con la ecuación 1. Siendo esta ecuación la fórmula de la ley de Fourier, tendremos como objetivo último estudiar esta ley.
2.MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Materiales
Son los siguiente:
· Aguja de acero galvanizado (longitud de 0.20 metros)
· Hilo de cobre (longitud 0,20 metros)
· Tubo de aluminio para forja no envejecible. (0.60 cm)
· 2 velas de cera.
· Soportes de cartón.
· 1 regla o cinta métrica
· Termómetro digital. 
2.2. Procedimiento:
2.2.1. Fase 1:
a. Ensamblamos el sistema de conducción térmica utilizando los soportes, el hilo de cobre y la aguja de hierro.
b. Las ubicamos de manera paralela y en cada una colocamos a distancias iguales de 0,02m bolitas de cera en las varillas (hilo de cobre y aguja de hierro).
c. Utilizando las velas calentamos ambas varillas y observamos cuanto tiempo demoran en caer las bolitas de cera.
d. Cronometramos y comparamos el tiempo que demoraron en caer las bolitas.
Figura 3. Foto del sistema de conducción térmica de la fase 1 usado para comparar la conductividad térmica del cobre y del acero galvanizado.
2.2.2. Fase 2:
a. Colocamos el tubo de aluminio (aleación de aluminio serie 5000) en los soportes, marcamos en el tubo una distancia (0.10 m).
b. Tomamos todas las medidas necesarias para calcular el área de una de las caras del tubo.
c. Calculamos el área de una de las caras del tubo.
d. Obtenemos la difusividad térmica por la tabla 5.
e. Hallamos los valores aproximados del calor específico (Cp) y de la densidad (ρ) de la aleación por los datos obtenidos por el programa CES EduPack.
f. Utilizamos la ecuación 1.2 para hallar la conductividad térmica del aluminio.
g. Medimos la temperatura inicial del tubo (301,76 K).
h. Encendemos la fuente de calor y la colocamos en un extremo del tubo.
i. Medimos la temperatura final en la marca de 0.10 metros.
j. Calculamos con la ecuación 1.1 la corriente de calor que pasa por el tubo.
Figura 4. Sistema de conducción térmica con tubo de aleación de Aluminio 5000, experimento fase 2
2.2.2. Fase 3:
a. Esperamos que el tubo se enfrié y lo volvemos a calentar durante 2 minutos 30 segundos.
b. Medimos la temperatura a una distancia del origen de 10 cm.
c. Repetimos el paso “a”, pero tomamos la temperatura cuando está a 20 cm. Realizamos 3 repeticiones más (en 30 cm, 40 cm, 50 cm)
d. Organizamos todos los valores obtenidos, tabulamos y formamos una gráfica en Excel.
Figura 5. Sistema de conducción con tu de aleación de Aluminio serie 5000, fase 3
3.RESULTADOS Y DISCUSIONES
· El resultado de las tablas 6 y 7, muestran que el cobre es un mejor conducto del calor, debido a que demoro menos tiempo en hacer que las bolitas cayeran, esto podemos relacionarlo con su constante de conductividad térmica (k), la cual por la tabla 3 nos dice que k_cobre > k_acero. 
Tabla 6. Intervalos de tiempo en segundos que demoraron
en caer las bolitas de cera para el hilo decobre
	Bolita
	Tiempo (s)
	1
2
3
4
	51,06
56,03
148,51
183,21
Tabla 7. Intervalos de tiempo en segundos que demoraron 
en caer las bolitas de cera para la aguja de acero galvanizado
	Bolita
	Tiempo (s)
	1
2
3
4
	223.14
334.86
500.82
619.78
· En la fase 2, con la ayuda de la ley de Fourier y los valores medidos, calculamos los valores de k con la ecuación 1.2 y de H del aluminio con la ecuación 1.1.
Remplazando en la ecuación 1.2 con valores de la tabla 2 y 5:
 
 
 
Haciendo las mediciones de las dimensiones del tubo obtuvimos
Tabla 8. Medidas del tubo de la aleación de aluminio serie 5000
	Nombre
	Valor
	Grosor del tubo
Longitud considerada
Diámetro total
Radio total
Área total
Diámetro de la parte hueca
Área hueca
Área del anillo
	1mm
0.10m
1.9 cm
0.95 cm
2.84 cm2
1.7 cm
2.27 cm2
5.7 x 10-5 m2
Remplazando los datos medidos en la ecuación 1.1:
 
 
· En la fase 3 del experimento se hallaron los valores de temperatura respecto a la distancia de la fuente de calor en el mismo momento.
Tabla 9. Temperatura del tubo de aluminio 
respecto a su longitud en un mismo tiempo.
	Longitud(m)
	Temperatura(K)
	0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
	308,76
304,96
302,76
301,86
301,36
Colocamos los datos obtenido y creamos una curva para poder visualizar el comportamiento del calor que dicta la ley de Fourier.
Figura 6. Gráfica longitud sobre temperatura
Con esto podemos observar que mientras más nos alejemos del origen del calor, la temperatura disminuye, además vemos que el calor se mueve de calor sigue una dirección en superficies simétricas desde la zona de mayor temperatura hacia la posee una menor.
4.CONCLUSIONES:
· Se comprobó que los metales conducen el calor de manera diferente, esto dependiendo de su conductividad térmica(k). Cuanto mayor sea el valor de este, mejor será su capacidad para transferir calor dentro de él o a otro cuerpo. 
· Obtuvimos la ecuación del flujo de calor en la aleación de aluminio serie 5000 denotándose en 1,83 W, con un k=236,9 w/m.K. Además de ver que el flujo está en función de la longitud, si aumentamos la longitud el flujo de calor disminuirá.
· Vimos con la tercera fase de experimentación que el flujo de calor sigue una dirección (de la zona calentada a la más fría), cuando se calientan superficies simétricas.
5.REFERENCIAS 
Çendel, Y. 2007. Transferencia de calor y masa. 3ra edición. McGraw-Hill, S.A., México 698 pp
Goglia, M.J.; Hawkins, G.A.; Deverall, J.E. 1952. “Determination of thermal conductivity of copper and deoxidized copper-iron alloys”. Anal. Chem, Vol. 24, p.493 –496
Gutiérrez, G. J.; García, M.; & Plascencia, G. 2006. Medición directa de la conductividad térmica en algunas aleaciones binarias base. Instituto Politécnico Nacional, MÉXICO 
Lira-Cortés, L.; González Rodríguez, O. J.; Méndez-Lango, E.2008. Medición de la Conductividad Térmica de Algunos Materiales Utilizados en Edificaciones. Centro Nacional de Metrología SM2008-S4C2-1100:1-5.
Mena-Novelo, W. D.; Un-Aragón, R.A.; Corona, J.E.; Romero, M.; Oliva, A.I. 2015. Determinación de la conductividad térmica de materiales en polvo de la Península de Yucatán. Ingeniería, Revista Académica de la FI-UADY, 19-2, pp.85-90, ISSN 1665-529-X.
Young, H. D.; Freedman, R. A; Flores, V. A. 2009. Física Universitaria. Sears-Zemansky. 13a edición. Editorial Pearson Educación, México. 
Autores responsables: 
t453500320@unitru.edu.pe(M. Crispín); 
 t513500420@unitru.edu.pe (E. Gutiérrez); 
t513501320@unitru.edu.pe (A. Medina); 
t023500820@unitru.edu.pe(S. Paredes); 
t053500620@unitru.edu.pe (H. Rojas); 
t053500620@unitru.edu.pe (A. Velásquez)	Fecha de envío:21/02/21	Fecha de exposición:22/02/21
Informe final del curso: Física General
 
 
 
Escuela Académico Profesional de Ing. de Materiales
 
 
Autores responsables: 
 
t453500320@unitru.edu.pe
(M. Cr
ispín); 
 
 
t513500420@unitru.edu.pe
 
(E. Gutiérrez);
 
 
t513501320@unitru.edu.pe
 
(A. Medina);
 
 
t023500820@unitru.edu.
pe
(S. Paredes); 
 
t053500620@unitru.edu.pe
 
(H. Rojas)
;
 
 
t053500620@unitru.edu.pe
 
(
A. Velásquez
)
 
Fecha de envío:21/02/21
 
Fecha de exposición:22/02/21
 
E
studio de la conductividad térmica
 
en
 
acero galvanizado, cobre y
 
aleación de aluminio serie 5000
 
Study of the thermal conductivity in galvanized steel, copper and aluminum
 
5000 Series Aluminum Alloy
 
Manuel Eduardo Crispín Namuche
*
; 
Efer 
Wilder José Gutiér
rez Ramírez
*
;
 
 
Ariana Medina Api
*
; Sofía
 
Macarena
 
Paredes Casas
*
;
 
Héctor Miguel Rojas Morales*; Alberto Raúl Velásquez Miñano
*
 
Facultad de 
Ingeniería
, Universidad Nacional de Trujillo, Av. Juan Pablo II s/n 
–
 
Ciudad Universitaria, Trujill
o, Perú. 
 
* Autor
e
s
 
correspondiente
s
:
 
t453500320@unitru.edu.pe
(M. Crispín)
; 
 
t513500420@unitru.edu.pe
 
(E. Gutiérrez)
;
 
t513501320@un
itru.edu.pe
 
(A. Medina)
;
 
t023500820@unitru.edu.pe
(S. Paredes)
; 
t053500620@unitru.edu.pe
 
(H. 
Rojas)
;
 
t053500620@u
nitru.edu.pe
 
(
A. Velásquez
)
 
RESUMEN
 
Se realizó un experimento de tres fases usando 
cobre, acero galvanizado y aluminio
 
con el objetivo de analizar
 
la 
conductividad térmica en estos metales
. 
En 
la primera fase
, se utilizó un sistema de conducción con un hi
lo de 
cobre
 
y una aguja de acero 
galvanizado (ambas de 0.20 metros)
, donde se les colocó 
5 
bolillas de cera a
 
cada una
 
con 
distancia de 
0,02 
m
 
entre ellas
.
 
Se 
concluyó
 
que 
estos 
conducen el calor a diferentes velocidades. En 
la segunda 
fase se buscó hallar
 
los valores de 
la conductividad térmica de
 
la aleación de
 
aluminio serie 5000 
(
236,9 W/
m. K
)
 
y la corriente de calor que circula en 
un
 
tubo
 
hecha de este
 
(
1,83 W
)
.
 
Para
 
obtener
 
esos 
se usaron las ecuaciones 
1.1,
 
1.2
 
y
 
conocer datos
 
que fueron
 
medidos
 
como
 
el radio de una de las caras, la longitud
 
y 
la temperatura tanto 
inicial como final de
 
la varilla
, 
además de
 
otros
 
obtenidos de
l programa CES Edu
P
ack
 
como
 
la capacidad 
calor
ífica
 
específic
a
 
y la densidad del 
material
. 
Finalmente, en la tercera fase 
volvim
os a calentar 
el tubo
 
y tomamos datos 
para 
diseña
r 
una gráfica Temperatura vs longitud
, 
visualiza
ndo que 
el calor sigue una dirección en superficies 
simétr
icas.
 
Palabras clave:
 
Calor; Temperatura; Conductividad térmica; Ley de Fourier; Difusividad térmica.
 
ABSTRACT
 
A three
-
phase experiment was performed using copper, galvanized steel, and aluminum in order to analyze the 
thermal conductivity in these metals. In the first phase, a cond
uction system with a copper wire and a galvanized 
steel needle (both 0.20 meters) was used, where 5 wax balls were placed each with a distance of 0.02 m between 
them. It was concluded that these conduct heat at different speeds. In the second phase, we sou
ght to find the 
values 
of the thermal conductivity of the 5000 series aluminum alloy (236.9 W / m. K) and the heat current that 
circulates in a tube made of this (1.83 W). To obtain these equations 1.1, 1.2 were used and to know data that 
were measured s
uch as the radius of one of the faces, the length and the initial and final temperature of the rod, 
in addition to others obtained from the CES EduPack program such as heat capacity. specificity and density of 
the material. Finally, in the third phase, we 
reheated the tube and took data to design a temperature vs. lengthgraph, visualizing that the heat follows a direction on symmetrical surfaces.
 
K
eywords:
 
Heat; Temperature; Thermal conductivity; Fourier's law; Thermal diffusivity.
 
1.
INTRODUCCIÓN
 
En este trabajo se buscará analizar la conductividad térmica de algu
nos metales con el objetivo estudiar el 
comportamiento de estos frente a incrementos de tempera
tura. Se escogió metales debido a que presentan una 
buena conductividad del calor. E
sta investigación
 
se realizará para mejorar nuestra comprensión de las 
propie
dades térmicas y buscará la importancia de conocerlas en el campo de los materiales. 
 
Informe final del curso: Física General 
Escuela Académico Profesional de Ing. de Materiales 
 
Autores responsables: 
t453500320@unitru.edu.pe(M. Crispín); 
 t513500420@unitru.edu.pe (E. Gutiérrez); 
t513501320@unitru.edu.pe (A. Medina); 
t023500820@unitru.edu.pe(S. Paredes); 
t053500620@unitru.edu.pe (H. Rojas); 
t053500620@unitru.edu.pe (A. Velásquez) Fecha de envío:21/02/21 Fecha de exposición:22/02/21 
Estudio de la conductividad térmica en acero galvanizado, cobre y 
aleación de aluminio serie 5000 
Study of the thermal conductivity in galvanized steel, copper and aluminum 
5000 Series Aluminum Alloy 
Manuel Eduardo Crispín Namuche*; Efer Wilder José Gutiérrez Ramírez*; 
Ariana Medina Api*; Sofía Macarena Paredes Casas*; 
Héctor Miguel Rojas Morales*; Alberto Raúl Velásquez Miñano* 
Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Trujillo, Av. Juan Pablo II s/n – Ciudad Universitaria, Trujillo, Perú. 
* Autores correspondientes: t453500320@unitru.edu.pe(M. Crispín); t513500420@unitru.edu.pe (E. Gutiérrez); 
t513501320@unitru.edu.pe (A. Medina); t023500820@unitru.edu.pe(S. Paredes); t053500620@unitru.edu.pe (H. Rojas); 
t053500620@unitru.edu.pe (A. Velásquez) 
RESUMEN 
Se realizó un experimento de tres fases usando cobre, acero galvanizado y aluminio con el objetivo de analizar la 
conductividad térmica en estos metales. En la primera fase, se utilizó un sistema de conducción con un hilo de 
cobre y una aguja de acero galvanizado (ambas de 0.20 metros), donde se les colocó 5 bolillas de cera a cada una 
con distancia de 0,02 m entre ellas. Se concluyó que estos conducen el calor a diferentes velocidades. En la segunda 
fase se buscó hallar los valores de la conductividad térmica de la aleación de aluminio serie 5000 (236,9 W/m. K) 
y la corriente de calor que circula en un tubo hecha de este (1,83 W). Para obtener esos se usaron las ecuaciones 
1.1, 1.2 y conocer datos que fueron medidos como el radio de una de las caras, la longitud y la temperatura tanto 
inicial como final de la varilla, además de otros obtenidos del programa CES EduPack como la capacidad calorífica 
específica y la densidad del material. Finalmente, en la tercera fase volvimos a calentar el tubo y tomamos datos 
para diseñar una gráfica Temperatura vs longitud, visualizando que el calor sigue una dirección en superficies 
simétricas. 
Palabras clave: Calor; Temperatura; Conductividad térmica; Ley de Fourier; Difusividad térmica. 
ABSTRACT 
A three-phase experiment was performed using copper, galvanized steel, and aluminum in order to analyze the 
thermal conductivity in these metals. In the first phase, a conduction system with a copper wire and a galvanized 
steel needle (both 0.20 meters) was used, where 5 wax balls were placed each with a distance of 0.02 m between 
them. It was concluded that these conduct heat at different speeds. In the second phase, we sought to find the 
values of the thermal conductivity of the 5000 series aluminum alloy (236.9 W / m. K) and the heat current that 
circulates in a tube made of this (1.83 W). To obtain these equations 1.1, 1.2 were used and to know data that 
were measured such as the radius of one of the faces, the length and the initial and final temperature of the rod, 
in addition to others obtained from the CES EduPack program such as heat capacity. specificity and density of 
the material. Finally, in the third phase, we reheated the tube and took data to design a temperature vs. length 
graph, visualizing that the heat follows a direction on symmetrical surfaces. 
Keywords: Heat; Temperature; Thermal conductivity; Fourier's law; Thermal diffusivity. 
1.INTRODUCCIÓN 
En este trabajo se buscará analizar la conductividad térmica de algunos metales con el objetivo estudiar el 
comportamiento de estos frente a incrementos de temperatura. Se escogió metales debido a que presentan una 
buena conductividad del calor. Esta investigación se realizará para mejorar nuestra comprensión de las 
propiedades térmicas y buscará la importancia de conocerlas en el campo de los materiales.