Conducción térmica: efecto del espesor y el área en el flujo
Estima el flujo de una capa plana distinguiendo potencia, energía y conductividad.
Método
En una capa plana uniforme en régimen estacionario, la potencia térmica es conductividad por área por diferencia de temperatura, dividida por espesor. Usa metros y metros cuadrados con conductividad en W/(m·K). Una diferencia de temperatura tiene el mismo valor en kelvin y grados Celsius. El resultado en vatios es potencia, no energía. La potencia constante multiplicada por tiempo da energía en unidades compatibles.
Ejemplo resuelto
El ejemplo fija la conductividad y las temperaturas superficiales. Más espesor reduce el flujo y más área lo aumenta. Cada cambio se compara por separado con la capa original. El cálculo de energía supone potencia constante durante el intervalo. Comprueba las unidades antes de introducirlas: tratar milímetros como metros causa un error importante.
k = 0.04 W/(m·K); A = 10 m²; ΔT = 20 K; L = 0.1 m
Q̇ = 0.04 × 10 × 20 / 0.1 = 80 W
L = 0.2 m → Q̇ = 40 W; A = 20 m² → Q̇ = 160 W
80 W × 2 h = 160 Wh = 0.16 kWh
Comprobaciones y límites
El modelo omite convección, radiación, resistencia de contacto, puentes térmicos y transitorios. Usa valores documentados adecuados al material y la temperatura. Suma resistencias térmicas para capas en serie. Conductividad y coeficiente de transferencia superficial tienen unidades distintas y no son intercambiables. Esta estimación no predice la factura de un edificio ni sustituye una evaluación técnica.
Calculadoras relacionadas
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Fuente: OpenStax — Conducción