de calderas, etc. Esta semana se ha firmado el contrato para la ejecución de una instalación de calefacción de un hotel, y los compañeros de diseño de instalaciones le han pedido, como encargado del material, que seleccione una caldera que trabaje dentro de los parámetros que le han aportado. Del catálogo de calderas que dispone, usted ha eliminado aquellas que no cumplían con las especificaciones de potencia y como resultado han quedado las siguientes tres opciones.
| Temperatura de funcionamiento | ||
| Rango | Mín. | Máx. |
| Lomoostic | 45 °F | 55 °F |
| Ecomatic | 335 K | 355 K |
| BioClima | 590 R | 614 R |
Seleccione aquella que trabaje dentro del rango de temperatura comprendido entre 50 °C y 70 °C.
SOLUCIÓN
Para saber si cumplen con el rango de temperaturas, es necesario convertir los valores de la tabla a °C.
1 La primera caldera presenta la temperatura en grados Fahrenheit, por lo que será necesario aplicar la ecuación:Sustituyendo, se obtiene:Valor que está fuera del rango, por tanto queda descartada.
2 La segunda caldera presenta la temperatura en el Sistema Internacional, cuya ecuación es:Sustituyendo, se obtiene:El valor mínimo se encuentra dentro del rango, ahora vamos a calcular el valor máximo:Al encontrarse fuera del rango, queda descartada también.
3 Ahora vamos a calcular el rango de temperatura de funcionamiento para la caldera BioClima. En este caso, los valores están en grados Rankine, cuya ecuación es:Sustituyendo, queda:Como podemos comprobar, se encuentra dentro del rango de funcionamiento. Por tanto, la caldera que debemos elegir es la caldera BioClima.
3. Transmisión de calor
La experiencia nos dice que el cuerpo que presenta más temperatura le cede calor al cuerpo o sistema de menor temperatura, hasta quedar en equilibrio. A continuación, se abordará el proceso de transferencia de calor y los mecanismos que hacen esto posible.
3.1. Mecanismos de transmisión de calor
La transmisión de calor entre dos sistemas se puede realizar mediante los mecanismos de conducción, radiación y convección. Estos mecanismos se distinguen entre ellos por la manera física de propagar el calor entre los diferentes sistemas. Cabe decir que durante la propagación de calor entre dos o varios sistemas puede producirse la transferencia de calor entre varios mecanismos de forma simultánea.
Radiación
El mecanismo de radiación permite transferir el calor de un cuerpo a otro, sin la necesidad de existir un contacto directo entre ambos. Ello es posible gracias al transporte de la energía mediante ondas electromagnéticas o cuantos.
El fenómeno de transmisión de calor mediante radiación podemos observarlo en el Sol, el cual se encuentra a millones de kilómetros de distancia de la Tierra y separados por el vacío.
El empleo de la radiación como medio de transferencia de energía está muy presente en nuestra vida cotidiana.
Actividades
4. Además del uso de ondas electromagnéticas para calentar un alimento en el microondas, ¿con qué otros fines se emplea la transmisión de energía mediante radiación en la actualidad? Recoja su investigación en una tabla.
La ecuación que permite cuantificar la cantidad de calor emitido por radiación en función del tiempo viene recogida en la Ley de Stefan-Boltzmann, mediante la cual se determinó la temperatura del Sol a partir de la densidad de flujo energética de este.
Donde:
“” es el flujo de calor medido en Watios (W).
“ε” es la emisividad de la superficie de estudio.
“σ” es la constante de Stefan-Boltzmann.
“A” es el área de emisión.
“T” es la temperatura del emisor medida en Kelvin.
Convección
El calentamiento o enfriamiento por convección se produce cuando la transmisión de calor se realiza entre un cuerpo fluido (gas o líquido) que se desplaza en contacto con una superficie sólida, existiendo una diferencia de temperatura entre ambos.
Ejemplo
Un ejemplo de convección se puede encontrar en verano cuando nos ponemos delante de un ventilador, enfocamos un chorro de aire (fluido) hacia nuestro cuerpo (sólido) para acelerar el proceso de intercambio térmico. Al ser la temperatura del aire menor que nuestra temperatura corporal, nos proporciona una sensación de frescura.
Es importante puntualizar que en el caso en el que el fluido se encuentre en reposo, el mecanismo de transferencia de calor se realiza por conducción, aunque los sistemas que entren en juego sean un sólido y un fluido.
El flujo de calor por convección fue establecido por Newton, mediante la ecuación:
Donde:
“h” es el coeficiente de transferencia en convección.
“Ts y Tf” = temperatura del sólido y del fluido respectivamente.
Actividades
5. En la siguiente lista se presenta una serie de situaciones. Clasifique los mecanismos de transferencia que se producen y razone su respuesta.
1 Taza con café.
2 Ventilador/radiador del coche.
3 Calentamiento de agua mediante un equipo solar térmico.
4 Chimenea.
5 Calentar una sartén en la vitrocerámica.
