¿Qué es la calculadora de transferencia de calor?
Esta calculadora estima cuánto calor se conduce a través de un material sólido —como una pared, una ventana o una placa metálica— aplicando la ley de Fourier para la conducción en estado estacionario. Te devuelve tanto la tasa de transferencia de calor (la potencia, en vatios) como la energía calorífica total transferida durante un tiempo determinado (en julios y kilojulios). Es una herramienta de física universal y resulta válida en cualquier país.
Cómo usarla
Introduce la conductividad térmica del material k (W/m·K), el área de la sección transversal A (m²) por la que fluye el calor, la diferencia de temperatura ΔT (K o °C) entre ambas caras del material, su espesor d (m) y el tiempo t en segundos. La calculadora divide por el espesor, así que este debe ser mayor que cero.
La fórmula explicada
La tasa de transferencia de calor es \(\dot{Q} = \frac{\text{k} \cdot \text{A} \cdot \Delta\text{T}}{\text{d}}\). Al multiplicar por el tiempo obtenemos la energía total
$$Q = \frac{\text{k} \cdot \text{A} \cdot \Delta\text{T} \cdot \text{t}}{\text{d}}$$Una mayor conductividad, un área más grande o un mayor salto de temperatura aumentan el flujo de calor, mientras que un mayor espesor lo reduce. Ten en cuenta que, al tratarse de una diferencia, el valor de \(\Delta\text{T}\) en kelvin y en grados Celsius es idéntico.
Ejemplo resuelto
Una pared de fibra de vidrio tiene k = 0,04 W/m·K, un área de 10 m², ΔT = 20 K y un espesor de 0,1 m. La tasa
$$\dot{Q} = \frac{0{,}04 \times 10 \times 20}{0{,}1} = 80 \ \text{W}$$A lo largo de 1 hora (3600 s),
$$Q = 80 \times 3600 = 288\,000 \ \text{J} = 288 \ \text{kJ}$$Preguntas frecuentes
¿Qué unidades debo usar? Unidades del SI en todo momento: W/m·K, m², kelvin, metros y segundos. El resultado se expresa en vatios y julios.
¿ΔT tiene que estar en kelvin? Una diferencia de temperatura tiene el mismo valor en kelvin que en grados Celsius, así que para ΔT sirve cualquiera de las dos.
¿Solo vale para el estado estacionario? Sí: supone una ΔT constante y conducción unidimensional, e ignora el calentamiento transitorio y los efectos de convección y radiación.
