Valores de Conductividad de Diversos Materiales

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INSTITUTO TECNOLOGICO DEMINATITLAN

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VALORES DE CONDUCTIVIDAD DE DIVERSOSMATERIALES

TRABAJO DE INVESTIGACION

REFRIGERACION Y AIRE

ING. JOSE LUIS BETANZOS GUTIERRES

LEOBARDO GONZALEZ

ING.ELECTROMECANICA

OCTAVO SEMESTRE

MINATITLAN VER, 25 MAYO 2016

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Variables Valor UnidadesEstado

actual Velocidad del viento

 Aguas calientes1.6 m/s

 Velocidad del vientoBaja california sur 

2.2 m/s

Velocidad de vientoVeracruz

2.7 m/s

Velocidad del vientoa!aca

".# m/s

 Velocidad del viento$iudad de %&!ico

2.' m/s

LA EMISIVIDAD Y SUS VALORES ARITMTICOS

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Emisividad( $oeficiente de emisividad

El coeficiente de emisividad) es un n*mero adimensional +ue relaciona la ,abilidad

de un objeto real -ara irradiar energa t&rmica) con la ,abilidad de irradiar si &ste

fuera un cuer-o negro(

Un cuer-o negro) -or consiguiente) tiene un coeficiente 0 1) mientras +ue en un

objeto real) siem-re se mantiene menor a 1.

eniendo en cuenta la le de 3tefan4Boltzmann) la radiaci5n emitida -or una

su-erficie real se e!-resa como una -orci5n de la +ue emitira el cuer-o negro

se e!-resa como(

donde(

0 flujo de calor 0 emisividad 0 '.67 E4# es la constante de 3tefan4Boltzmann As0 rea su-erficial del objeto s 0 tem-eratura su-erficial del objeto

Emisividad( $uer-o gris

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8a emisividad de una su-erficie de-ende de factores como su tem-eratura) el

acabado) el ngulo de emisi5n la longitud de onda de la radiaci5n. Una

su-osici5n usada com*nmente en ingeniera) asume +ue la emisividad es-ectral

de la su-erficie la absortividad no de-enden de la longitud de onda) siendo) -or

lo tanto) marcos ambos constantes. Esta regla se conoce como la 9su-osici5n del

cuer-o gris9. Aun+ue es com*n -ara e!aminar la 9emisividad de un material9) la

emisividad de un material de-ende -or lo general de su es-esor. 8as emisividades

citadas -ara los materiales son -ara muestras de es-esor infinito) -or lo tanto)

-ara muestras delgadas del material tienen un coeficiente de emisividad menor.

:e esta forma) definimos un cuer-o gris como a+uel cua emisividad es constante

ante la longitud de onda. Un ejem-lo de cuer-o gris es la -izarra.

8a desviaci5n de las -ro-iedades t&rmicas de un material con res-ecto a las de un

cuer-o negro est determinada -or la estructura geom&trica la com-osici5n

+umica) sigue la le de ;irc,,off -ara la radiaci5n t&rmica) +ue establece +ue laemisividad es igual a absortividad -ara un objeto en e+uilibrio t&rmico. As un

cuer-o +ue no absorbe toda la radiaci5n) no emite toda la radiaci5n con res-ecto a

un cuer-o negro.

Emisividad( Emisividad de la atm5sfera

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8a emisividad de la atm5sfera terrestre vara de acuerdo con la ca-a de nubes la

concentraci5n de los gases +ue absorben emiten energa infrarroja. Estos gases

son llamados gases de efecto invernadero) -or su efecto en el efecto invernadero.

8os -rinci-ales gases +ue intervienen en este efecto son el va-or de agua) el

di5!ido de carbono) el metano el ozono. El nitr5geno el o!geno) -rinci-ales

constituentes de la atm5sfera) no absorben o emiten la energa infrarroja.

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<u& es= 8A AB3>A?$@A 3U3 VA8>E3

 A:@%E?3@?A8E3

8a absortividad es la -ro-iedad de un material +ue determina la cantidad de radiación

incidente +ue -uede absorber. 8a absortancia) -or otro lado) re-resenta en s la fracci5n

de radiaci5n incidente +ue es absorbida -or un material) con valores +ue van de . a 1.

Caun+ue tambi&n se -uede e!-resar en t&rminos de -orcentaje) de D a 1D. 8a

absortancia) en ocasiones denominada absorci5n su-erficial) de-ende fundamentalmente

del color el acabado de los materiales.

8a absortancia -uede ser establecida en relaci5n con radiaciones de diferentes longitudes

de onda. :ebido a ello es com*n encontrar tres formas distintas de

absortancia( solar )visible  térmica(

8a forma ms com*n se refiere a la absortancia solar ) la cual inclue el es-ectro visible)

el infrarrojo el ultravioleta. Este -armetro generalmente se usa -ara estimar la forma en

+ue la radiaci5n solar afecta el balance t&rmico de las su-erficies Ce!teriores e interiores

de los elementos constructivos. En la tabla incluida abajo se indican los valores de

absortancia solar de algunos materiales constructivos.

tro -armetro se refiere a la absortancia visible. Esta re-resenta la fracci5n de la

radiaci5n visible incidente +ue es absorbida -or un material. En ese sentido el rango de

longitudes de onda considerado es muc,o ms estrec,o +ue en el caso de la de radiaci5n

solar) a +ue no se inclue el es-ectro infrarrojo ni el ultravioleta. Este -armetro tambi&n

afecta el balance t&rmico su-erficial) aun+ue generalmente se em-lea en los clculos deiluminaci5n.

Un tercer valor es el de la absortancia térmica) el cual se -uede considerar un -armetro

e+uivalente a la emitancia. 8a absortancia t&rmica re-resenta la fracci5n de la radiaci5n

incidente de onda larga Clongitudes de onda infrarrojas +ue es absorbida -or un material.

Este -armetro afecta el balance t&rmico su-erficial) -ero suele usarse -ara calcular los

intercambios de radiaci5n de onda larga entre varias su-erficies. Al igual +ue en los casos

anteriores) los valores de la absortancia t&rmica van de . a 1.) donde 1. re-resenta

las condiciones de un cuer-o negro ideal) el cual absorbera C emitira toda la radiaci5n

de onda larga incidente.

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calor( El mantenimiento de la tem-eratura cor-oral) adems de-ende del calor -roducido -or

la actividad metab5lica el -erdido -or los mecanismos cor-orales) as como de las

condiciones ambientales.

8a termog&nesis) o generaci5n de la tem-eratura se realiza -or dos vas(

• >-ida( termog&nesis fsica) -roducida en gran -arte -or el temblor el descenso del

flujo sanguneo -erif&rico

• 8enta( termog&nesis +umica) de origen ,ormonal movilizaci5n de sustratos

-rocedentes del metabolismo celular.

Jrocesos de transferencia de calor 

Ka dos mecanismos de intercambio de calor entre el cuer-o de un animal) incluido el

,umano) el ambiente( -&rdida eva-orativa de calor e intercambio de calor no eva-orativo. El

intercambio de calor no eva-orativo re-resenta la suma de los flujos de calor debidos a

radiaci5n) convecci5n conducci5n. $omo el calor flue a favor del gradiente de tem-eratura)

el calor del cuer-o se disi-a al ambiente siem-re +ue el ambiente este ms fro +ue el cuer-o.

8a tem-eratura cor-oral de los endotermos) como el ,umano) es generalmente su-erior a la

tem-eratura ambiental) -or lo cual la maor -arte del calor +ue -roducen estos organismos se

-ierde -or radiaci5n) conducci5n o convecci5n. $uando la tem-eratura ambiental es su-erior ala cor-oral) la eva-oraci5n es la *nica forma de -&rdida de calor) constitu&ndose en un

mecanismo esencial -ara el mantenimiento de la ,omeotermia. Es im-ortante tener en cuenta

+ue la efectividad relativa de estas rutas de intercambio de calor de-ende de las condiciones

ambientales

Conducción 

8a conducci5n es la transferencia de calor -or contacto con el aire) la ro-a) el agua) u otros

objetos Cuna silla) -or ejem-lo. Este -roceso de transferencia se -roduce debido a la

interacci5n entre las mol&culas +ue conforman los cuer-os) as a+uellas mol&culas +ue estn

a maor tem-eratura vibran con maor ra-idez c,ocando con a+uellas menos energ&ticas

Ccon tem-eraturas ms bajas transfiriendo -arte de su energa. 3i la tem-eratura del medio

circundante es inferior a la del cuer-o) la transferencia ocurre del cuer-o al ambiente

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C-&rdida) sino) la transferencia se invierte Cganancia. En este -roceso se -ierde el "D del

calor) si el medio circundante es aire a tem-eratura normal. 3i el medio circundante es agua)

la transferencia aumenta considerablemente -or+ue el coeficiente de transmisi5n t&rmica del

agua es maor +ue el del aire.

Es el flujo de calor -or gradiente. El fundamento fsico es la transferencia de energa calorfica

entre mol&culas.

Convección

Este -roceso) +ue ocurre en todo fluido) ,ace +ue el aire caliente ascienda sea reem-lazado

-or aire ms fro. As se -ierde el 12D del calor. 8a ro-a disminue la -&rdida. 3i e!iste una

corriente de aire Cviento o ventilador mecnico se -roduce una convecci5n forzada la

transferencia es maor. 3i no ,a aire ms fresco -ara ,acer el reem-lazo el -roceso se

detiene. Esto sucede) -or ejem-lo) en una ,abitaci5n -e+ueHa con muc,as -ersonas.

Evaporación

Jara -asar de la fase l+uida a la gaseosa del agua es necesaria energa. $uando eso se

-roduce en la su-erficie del cuer-o se -ierde energa en forma de calor.2 8a eva-oraci5n se

-roduce -or dos mecanismos( -or eva-oraci5n insensible o -ers-iraci5n -or trans-iraci5n

-erce-tible o sudoraci5n. En cierta medida) la eva-oraci5n insensible se -roduce

continuamente en las su-erficies cutnea res-iratoria. 8a -&rdida de calor res-iratoria se

-roduce a trav&s de convecci5n eva-oraci5n. 8a -&rdida de calor convectiva se origina

cuando el aire fro in,alado se calienta a la tem-eratura cor-oral en los -ulmones en el

tracto res-iratorio su-erior) -osteriormente es e!,alado al ambiente. El com-onente

eva-orativo se origina cuando el aire in,alado) calentado saturado con agua) es liberado al

ambiente durante la es-iraci5n. Jor lo tanto) la -&rdida de calor res-iratoria de-ende de las

-ro-iedades fsicas del aire ins-irado Ctem-eratura) -resi5n de va-or  de la frecuencia

res-iratoria del individuo.L 8a eva-oraci5n del sudor) -roducido -or las glndulas sudor-aras)

-uede ser una contribuci5n im-ortante -ara la -&rdida de calor. %ediante la eva-oraci5n del

sudor se -ierde el 27D del calor cor-oral) debido a +ue el agua tiene un elevado calor

es-ecfico) -ara eva-orarse necesita absorber calor) lo toma del cuer-o) el cual se enfra.

Una corriente de aire +ue reem-lace el aire ,*medo -or el aire seco) aumenta la eva-oraci5n.

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Jara +ue se eva-ore 1 g de sudor de la su-erficie de la -iel se re+uieren a-ro!imadamente

)'# Mcal las cuales se obtienen del tejido cutneo) con lo +ue la -iel se enfra

consecuentemente el organismo.

$uando la tem-eratura del termostato ,i-otalmico desciende -or debajo de la tem-eratura

cor-oral normal se su-rime totalmente la sudoraci5n. Esta res-uesta elimina el enfriamiento

eva-orativo e!ce-to -or la eva-oraci5n insensible.'

Mecanismos de regulación de la temperatura corporal

8a tem-eratura del cuer-o est regulada casi e!clusivamente -or mecanismos nerviosos

de retroalimentaci5n negativa +ue o-eran) en su maora) a trav&s de centrostermorreguladores situados en el ,i-otlamo. En adici5n al control neural) las ,ormonas

afectan la termorregulaci5n) -ero en general estn asociadas con la aclimatizaci5n a largo

-lazo.6 3e ,an -ro-uesto tres modelos +ue e!-lican el mecanismo de la ,omeostasis t&rmica

en el ser ,umano. 8os dos -rimeros -ro-onen +ue la tem-eratura es la variable regulada.

Estos modelos consideran +ue los mecanismos termorreguladores tratan) en todo momento)

de llevar la tem-eratura cor-oral al -unto de ajuste. El tercer modelo es fundamentalmente

diferente a los dos -rimeros) a +ue -ro-one +ue la variable regulada es el contenido de calor

en lugar de la tem-eratura -er se) en este modelo se considera +ue la tem-eratura del cuer-o

es un sub-roducto de la regulaci5n.7

8os modelos ms recientes a-arentemente ms ace-tados son la teora del 9-unto

balanceado9#  la teora de 9control -ro-orcional9.N Ambas teoras -ostulan +ue la tem-eratura

cor-oral es controlada -or un sistema -ro-orcional de control de retroalimentaci5n 9multi4

sensor9) 9multi4-rocesador9) 9multiefector9.

:os fuentes de calor alteran la tem-eratura cor-oral( la generaci5n de calor interno el

calentamiento o enfriamiento ambiental. :ebido a las reacciones +umicas e!ot&rmicastodos

los 5rganos -roducen calor metab5lico) inclusive cuando el cuer-o est en re-oso. :urante el

ejercicio los m*sculos -roducen varias veces ms calor +ue el -roducido en re-oso. El calor

se disi-a desde la -iel al ambiente si la tem-eratura de la su-erficie cutnea es maor +ue la

tem-eratura ambiental) de lo contrario el calor es absorbido -or la -iel. Jara mantener

la ,omeostasis de la tem-eratura el ser ,umano utiliza dos mecanismos( termorregulaci5n

com-ortamental termorregulaci5n aut5noma. 8a termorregulaci5n com-ortamental consiste

en el ajuste consciente del ambiente t&rmico a fin de mantener el confort. 3e logra alterando el

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grado de aislamiento del cuer-o Cro-a o la tem-eratura ambiental. 8a termorregulaci5n

aut5noma es el -roceso mediante el cual) a trav&s del sistema nervioso aut5nomo)

mecanismos internos controlan la tem-eratura cor-oral de manera subconsciente  -recisa.

Este control involucra dos mecanismos) uno asociado con la disi-aci5n de calor) el otro) con

su -roducci5n conservaci5n. 8a tem-eratura ambiente elevada -roduce -&rdida de calor -orvasodilataci5n cutnea) sudoraci5n menor -roducci5n de calor. $uando desciende la

tem-eratura ambiental) se -roduce calor adicional -or termog&nesis tiritante termog&nesis

no tiritante) se disminue la -&rdida de calor -or constricci5n de los vasos sanguneos

cutneos. 8a e!-osici5n a largo -lazo al fro aumenta la liberaci5n de tiro!ina) +ue aumenta el

calor cor-oral al estimular el metabolismo de los tejidos. 8a termorregulaci5n t&cnica

constitue un tercer mecanismo) +ue -uede ser considerado -arte de la termorregulaci5n

com-ortamental. 3e trata del uso de un sistema +ue mantiene constante la tem-eratura

ambiental. Un ejem-lo es el aire acondicionado +ue monitorea la tem-eratura de una

,abitaci5n ajusta el flujo de calor manteniendo constante la tem-eratura. Es de destacar +uetanto la termorregulaci5n aut5noma) como la com-ortamental la t&cnica constituen

sistemas de control -or retroalimentaci5n negativa.

8a zona termoneutral o) referida al ser ,umano) zona de confort t&rmico) es el rango de

tem-eratura ambiental en el cual el gasto metab5lico se mantiene en el mnimo) la

regulaci5n de la tem-eratura se efect*a -or mecanismos fsicos no eva-orativos)

manteni&ndose la tem-eratura cor-oral del n*cleo en rangos normales. Esto significa +ue la

termorregulaci5n en la zona termoneutral se -roduce solo -or control vasomotor. 8os lmites

inferior su-erior de la zona termoneutral se denominan tem-eratura crtica inferior

tem-eratura crtica su-erior) res-ectivamente. :ebido a las diferencias en las -ro-iedades

t&rmicas) la zona termoneutral en el agua est desviada ,acia arriba com-arada con la del

aire C"" a "'.'o $ en el agua vs. 2#.' a "2o $ en el aire.

8as funciones termorreguladoras se dividen de acuerdo con su finalidad mecanismo

fisiol5gico en dos categoras 8a -rimera com-rende la termorregulaci5n +ue contrarresta los

cambios en la tem-eratura +ue -roduciran serias -erturbaciones en la ,omeostasis t&rmica

im-oniendo un -eligro -ara la vida. 8a segunda com-rende un ti-o es-ecial de

termorregulaci5n) su funci5n consiste en nivelar fluctuaciones t&rmicas com-arativamente

-e+ueHas -ero +ue se originan continuamente. Estas fluctuaciones de la tem-eratura +ue se

-roducen aun en la zona termoneutral son una -arte in,erente en la vida normal de los

animales del ser ,umano. En ausencia de cambios abru-tos de la tem-eratura) esta *ltima

es la -rinci-al funci5n del sistema de termorregulaci5n.

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