Radio Critico

La Transferencia de Calor a partir de un cilindro hueco (como se muestra en la figura) esta dada por:




Este cilindro se encuentra recubierto por un material aislante el cual esta delimitado por los radios R2 y R3.
Este material debe de disminuir el flujo de calor, lo cual puede variar según el espesor del mismos.
En otras palabras, al colocar un material aislante en un cilindro se debe tener en cuenta el espesor de este ya que de esto dependerá si cumple o no con su función.

El Radio Critico es precisamente la medida del radio de un aislante en el que la transferencia de calor es máxima o la resistencia del flujo de calor es muy baja, por lo que al colocar un material aislante se debe verificar que el radio externo de este sea mayor al radio critico o que el radio critico sea menor al radio del exterior cilindro. (para que trabaje como un aislante)

El radio critico depende de la conductividad térmica del material aislante y del coeficiente de transferencia de calor (h). 

Esto es lo que sucede al variar el espesor del material aislante:




  El radio critico se obtiene a partir de la siguiente relación:

Donde:

k = Constante de conductividad Térmica del Material Aislante 

h = Coeficiente de transferencia de calor por convección o coeficiente de película del Exterior del Cilindro.

6 comentarios:

  1. Me gustaría que explique detalladamente las gráficas, sobre radio critico

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  2. Nada te gusta Francisco Javier Zarate...

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  3. la ecuacion para el calculo del radio critico sale de aplicar la derivada de orden 1 a la ecuacion de calor (laplaciano de la funcion de temperatura igualada a cero por trabajar con estado estacionario) e igualarla a cero para obtener el punto maximo de transferencia de calor... en las graficas de arriba se ve bien que para Qmax tenemos el radio critico...
    ahora...supongan que tienen una tuberia sin aislante...en la tercer grafica el radio exterior seria R1...a partir de R1 es donde se agrega el aislante y el radio empieza a aumentar hasta llegar al Rc o radio critico... quiere decir que aunque estemos poniendo aislante, perdemos cada vez mas calor...lo cual es contraproducente ...
    esto sucede hasta llegar al radio critico y el motivo es que el aislante constantemente toma calor de la tuberia (a cualquier radio) debido al efecto de conveccion en el exterior (similar a cuando tenemos la ropa mojada, donde la ropa actua como aislante pero la evaporacion del agua hace que el cuerpo pierda calor por conveccion)...
    cuando se supera el radio critico, esta perdida de calor se mantiene pero es constante y la resistencia a la conduccion empieza a subir... en este punto debemos aumentar un poco mas el radio (mas alla del punto critico) para que la perdida de calor baje el tramo de curva que antes subio por la adicion de aislante...(entre R1 y Rc subio...entre Rc y R2 se recupera)... a partir de R2 la tuberia con aislante pierde menos calor que la tuberia sin aislante...espero haber aclarado

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  4. Quisiera saber que ocurrira si el radio del tubo es mayor al radio critico de aislamiento. Si agregamos aislante la transferencia de calor aumentara?

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