Aislamiento térmico en porcino (V). Resistencia térmica. Coeficiente de convección

Autor Euronit Fecha 30-04-2020

Agrícola

Ya conocemos la transmitancia, la conductividad y la resistencia en relación con el aislamiento térmico. Solo nos queda repasar el coeficiente de convección para poder realizar ejemplos prácticos. 

Coeficiente de convección o coeficiente de película (α)

Tiene interés cuando se considera el intercambio de calor entre una pared o una cubierta y el aire circundante. En general, las superficies limitantes del alojamiento tienen una temperatura superior a la del aire que las rodea, con lo que ceden calor al ambiente.

Se considera que el calor se transmite por conducción desde la superficie externa del muro o cubierta hacia una delgada capa de aire que está en contacto con ellas, de manera que una vez que el calor ha atravesado dicha capa de aire, la transmisión se hace por convección. Además, el calor también se pierde desde ambas superficies por radiación, aunque en mucha menor medida.

En verano, el proceso se invierte, entonces la transmisión de calor por radiación es especialmente importante, ya que es el principal modo por el que los edificios se calientan en dicha estación debido a la insolación directa. Para reducirla, las cubiertas deben estar construidas con materiales que reflejen los rayos del sol además de estar sometidas a sombras (árboles, etc.) el mayor tiempo posible. Cuanto menor sea el espesor de la citada capa de aire, generalmente debido al viento que la renueva fácilmente, menor resistencia opondrá a la pérdida de calor, y por tanto mayores serán las pérdidas.

La transmisión de calor por convección desde una superficie limitante del alojamiento al aire circulante se mide por el citado coeficiente de convección o coeficiente de película (α), que indica la cantidad de calor en kcal que cede o adquiere una superficie limitante de un metro cuadrado, durante una hora, cuando la diferencia de temperatura entre la superficie y el aire circundante es de 1 ºC. Se define αi como el coeficiente de convección de la superficie interior mientras que αe es el de la superficie exterior. Ambos se expresan en kcal/ m2.h.ºC.

El inverso del coeficiente de cambio superficial es la resistencia térmica por convección (1/α) para ambas superficies, que tiene el mismo significado que la resistencia térmica por conducción comentada con anterioridad.

Los coeficientes de convección se han determinado experimentalmente en función de condiciones muy diversas, de manera que en condiciones de campo y para alojamientos ganaderos se pueden adoptar los siguientes valores:

αi = 7 kcal/m2.h.°C

αe = 20 kcal/m2.h.°C o bien 25 kcal/m2.h.°C en una zona de vientos fuertes, donde las pérdidas de calor desde las superficies limitantes serán, lógicamente, mayores.

Si el cerramiento comunica con otro local o con un espacio separado por un falso techo, se toma para αe un valor igual al de αi.

En conjunto, las pérdidas de calor serán mayores cuanto más conductores del calor sean los materiales utilizados y cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior. 

Cálculo de la resistencia y la transmitancia

Hemos llegado al punto en el que ya podemos calcular la resistencia térmica de un muro o cubierta formados por distintos materiales, simplemente sumando las resistencias térmicas de cada uno de los materiales que lo componen incluyendo las resistencias térmicas de la superficie exterior e interior:

R = Rαi + R1 + R2 + … + Rn + Rαe = 1/αi + e1/λ1 + e2/λ2 + … + enn + 1/αe

Siendo R la resistencia térmica de una estructura.

Una vez obtenida R, se puede calcular la transmitancia térmica de dicha estructura, que es el inverso:

U (kcal/h.m2.°C) = 1/R

En la próxima entrega, veremos ejemplos completos de cálculo.

 

 

Extracto del artículo “Aislamiento térmico, pérdidas de calor y aplicaciones prácticas” publicado en la revista SUIS 109. Por Fernando Forcada.