11. LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCION

La tranferencia de calor por conducción
Curso online para bomberos. Sumario: Transferencia de calor por conducción, radiación y convección. Cantidad de energía térmica. La conductancia. Magnitud de transferencia térmica. Gradiente de temperatura. Factores que afectan a la conducción térmica: Superficie; Diferencias de temperaturas. Espesor; Relación superficie-volumen.

Online course for firefighters. Summary: Heat transfer by conduction, radiation and convection. Amount of thermal energy. conductance. Thermal transfer magnitude. temperature gradient. Factors affecting thermal conduction: Surface; Temperature differences. Thickness; Surface-volume ratio.


TRANSMISIÓN DEL CALOR POR CONDUCCION

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La transferencia de calor determina la ignición, combustión y extinción de la mayoría de los incendios.

El calor se transmite por uno o más de los tres métodos siguientes:
      1. Conducción
      2. Radiación
      3. Convección.

Transferencia de calor por Conducción

La transferencia de calor por contacto directo entre dos cuerpos se llama conducción.

Por ejemplo, una tubería de vapor en contacto con una pieza de madera transfiere su calor a la madera por contacto directo; en este ejemplo, la cañería es el conductor.

• La cantidad de energía térmica transferida por conducción entre dos cuerpos en un momento dado está en función de la diferencia de temperatura y de la conductancia de la zona de contacto.

• La conductancia depende de las conductividades térmicas, de la sección transversal perpendicular a la trayectoria de conducción y de la longitud de esa trayectoria.

• La magnitud de la transferencia térmica es por lo tanto, simplemente, la cantidad de calor por unidad de tiempo, mientras que el flujo de calor es la cantidad de calor por unidad de área de la sección transversal, por unidad de tiempo.

• La conductividad térmica de una materia (K) o capacidad de conducción del calor de una materia es la medida del valor del flujo de calor a través de una unidad de superficie de material con un gradiente unidad de temperatura.

Gradiente de temperatura, en unidades, significa que en la dirección del flujo de calor la temperatura cae un grado por unidad de distancia.

La unidad típica de conductividad térmica es el J / (cm · seg. °C).

La conductividad térmica es una propiedad física de cada sustancia y puede variar ligeramente en función de la temperatura y de las características particulares del material, como por ejemplo la humedad.

La conducción de calor a través del aire u otros gases es independiente de la presión, dentro del margen normal de presiones. Se acerca a cero solamente a presiones muy bajas.

En el vacío absoluto no se transmite el calor por conducción, ya que es necesaria la existencia de materia para que haya conducción.

Los sólidos son mejores conductores de calor que los gases: los mejores aislantes térmicos comerciales consisten en pequeñas partículas o fibras de sustancias sólidas cuyos intersticios están ocupados por aire.

La conducción de calor no puede impedirse totalmente por ningún material termoaislante. En este aspecto, el flujo de calor no puede compararse con el de agua, que puede detenerse por medio de una barrera sólida. Los materiales aislantes térmicos pueden tener una conductividad térmica muy baja, pero sea cual sea el espesor del espacio entre la fuente de calor y el material combustible, puede no ser suficiente para impedir la ignición de este último.

Si el valor de la conducción térmica a través del material aislante es mayor que el de la disipación del mismo a través del material combustible, la temperatura de éste puede aumentar hasta su punto de ignición.

Por ello, en lugar de confiar exclusivamente al material termoaislante la misión de proteger, por ejemplo, a la madera expuesta a fuente de calor, debe existir siempre una cámara de aire o algún otro medio de disipación del calor por convección.

Han ocurrido incendios debidos a la transmisión de calor durante un período prolongado a través de muros de hormigón macizo de hasta 2 pies (60 cm) de espesor.

Por lo que respecta a la conducción de calor, las propiedades físicas más importantes de la materia son su conductividad térmica (K), su densidad (e) y su calor específico (e).


Algunos de los factores que afectan a la conducción térmica son:

• La superficie (S) de contacto, que condiciona el contacto molecular entre dos materiales que se encuentran a diferente temperatura. A mayor superficie, mayor contacto molecular entre los cuerpos y mayor transferencia de calor del caliente al frío.

• La diferencia de temperaturas (T₁–T₂), que implicará un mayor flujo de calor de un elemento a otro.

La conducción del calor sólo tiene lugar cuando las distintas partes del cuerpo se encuentran a temperaturas diferentes.

• El espesor es un factor fundamental, ya que un mayor espesor de la materia fría supondrá una menor eficiencia del traspaso de calor por conducción.

• La relación superficie/volumen será mayor cuanto más fino esté dividido el combustible, y por lo tanto sea mayor la posibilidad de paso del calor por conducción.

Cuando hablamos de combustible forestal, por ejemplo, si el entramado de los arbustos y del resto de combustibles vegetales es muy cerrado, el traspaso de calor por convección o contacto molecular entre ellos será mayor, y mayor la eficiencia del paso de calor por conducción.

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