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El objetivo de la presente edición de Apuntes de Transmisión de Calor
es proporcionar al alumno un soporte escrito mínimo a las clases teóricas que
se imparten durante el curso en la Escuela Politécnica Superior de Ingeniería
de Gijón. De esta forma, el alumno no tendrá que preocuparse tanto de tomar
apuntes como de anotar los conceptos que no aparezcan en este texto y
concentrará su esfuerzo en complementar las partes que le indique el profesor,
con ayuda de la bibliografía de consulta recomendada.
Los contenidos han sido seleccionados teniendo en cuenta que la
asignatura se imparte durante un cuatrimestre con un total de 3 créditos (30
horas) para exponer los conceptos y realizar problemas.
Los apuntes se han estructurado en los siguientes capítulos:
? En el Capítulo 1 se enuncian los objetivos de la transmisión de calor, se
definen las magnitudes y los conceptos de interés general y se presentan los
modos básicos de la transmisión de calor (conducción, convección y radiación),
así como las leyes básicas que rigen cada modo.
? En el Capítulo 2 se trata la metodología general para reducir un
problema a términos abstractos (modelizar el problema). Las leyes de
comportamiento en cada modo son leyes particulares de la transmisión de calor
que, combinadas con los balances de masa, energía, impulso lineal e impulso
angular, permitirán resolver problemas tales como la determinación del campo
de temperaturas en un sistema.
? Los capítulos 3, 4, 5 y 6 se dedican al estudio de la conducción. Se
aborda la resolución de la ecuación de la energía en forma diferencial sobre un
sistema en reposo, primeramente mediante métodos analíticos exactos y
posteriormente por métodos numéricos aproximados. La elección de este orden
se debe a una razón práctica, ya que se cuenta con gran número de ábacos
que reflejan las situaciones más frecuentes en la industria y permiten obtener
soluciones rápidamente. Sobre tales ábacos es muy sencillo realizar un análisis
de la influencia de los diferentes parámetros de un problema en los resultados
del mismo. El alumno se acostumbra así a saber qué parámetros ha de variar
para conseguir un determinado resultado objeto de interés.
? Los capítulos 7 y 8 se dedican al estudio de la transferencia de calor en
un fluido. La complejidad matemática de resolución de las ecuaciones es tan
grande que sólo es posible encontrar soluciones analíticas en caso de
geometrías muy sencillas. La obtención de soluciones numéricas resulta
también un trabajo largo y frecuentemente complicado. En cualquier caso, en la
modelización de un problema real se asumen una serie de hipótesis que han
ser comprobadas experimentalmente, por lo que siempre es necesario recurrir
al empleo de técnicas de análisis de los problemas físicos que racionalicen el
trabajo experimental, siendo una de las más utilizadas la conocida con el
nombre de análisis dimensional.
? En el Capítulo 9 se aborda el diseño térmico de los cambiadores de
calor, equipos en los que los principios de transmisión de calor vistos en
capítulos anteriores tienen gran aplicación. Además, este tema sirve de repaso
y puesta a punto de los conocimientos ya adquiridos.
? Finalmente, el Capítulo 10 se dedica al estudio de la radiación, que es el
modo de transmisión de calor que cobra gran importancia cuando los cuerpos se encuentran a temperaturas altas.