Conducción de calor transitorio (I)

En nuestra discusión de conducción de calor, hemos estado restringidos, hasta aquí, a situaciones en que la temperatura varía únicamente con respecto a las coordenadas en el espacio. Sin embargo,en muchos problemas de ingeniería, la temperatura puede variar también con el tiempo. De hecho, siempre que se cambian las temperaturas impuestas en la frontera, ocurre una situación de estado no estacionaria, siendo la temperatura función del tiempo, así como de la posición. Si finalmente se alcanza un estado estacionario, este es el límite de la distribución de la temperatura transitoria para valores grandes del tiempo. El tiempo que se requiere para alcanzar un estado estacionario, depende del problema que estamos tratando en un momento dado. El periodo durante el cual varía la temperatura como función del tiempo, se conoce con frecuencia como el periodo transitorio, es decir, aquel periodo que se requiere para alcanzar condiciones de estado estacionario. Diariamente marchamos entre muchos problemas de conducción de calor transitorio en nuestras actividades diarias. Algunos ejemplos se tienen en el enfriamiento de alimentos, congelamiento de cubos de hielo, el calentamiento de una plancha eléctrica, y el calentamiento de un motor de automóvil.

Permitanos considerar el problema de conducción transitoria en una pared que inicialmente se encuentra a una temperatura T2, la cual tiene su cara izquierda elevada a una temperatura T2, el tiempo t = 0, mientras que se continúa manteniendo la cara de la derecha a la temperatura T2. En la figura 4-1(a) se muestra la distribución de la temperatura para t=0, y cuando t aumenta de cero a un valor grande (t hacia infinito) la forma de la distribución de temperatura cambia a la bien conocida distribución de temperatura cambia a la bien conocida distribución en linea recta para conducción de calor unidimensional bajo condiciones de estado estacionario, como se ilustra en la figura 4-1(b). No se interpreta el enunciado, como el tiempo tiende al infinito, como queriendo indicar que deben pasar miles de horas antes de alcanzar el estado estacionario. El período transitorio puede ser entre unos cuantos segundos hasta varias horas, dependiendo del problema específico.

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