En
la realidad incluso las superficies planas que aparentan estar lisas a simple
vista resultan estar más bien ásperas cuando se examinan con un microscopio,
con numerosos picos y valles. Es decir, una superficie es microscópicamente
áspera sin importar cuán lisa parezca estar.
Cuando
dos superficies de ese tipo se comprimen una contra la otra, los picos forman
buen contacto material, pero los valles formarán vacíos con aire. Como
resultado, una interfase contendrá numerosas brechas de aire de
tamaños variables que actúan como aislamiento debido a la baja
conductividad térmica del aire. Por lo tanto, una interfase ofrece alguna
resistencia a la transferencia de calor, y esta resistencia por unidad de área de
la interfase se llama resistencia térmica por contacto, Rc.
La
transferencia de calor a través de la interfase de estas dos barras es la suma
de las transferencias a través de los puntos de contacto sólido y de las
brechas en las áreas donde no se tiene contacto y se puede expresar como:
La hc,
corresponde al coeficiente de transferencia de calor por convección que se
llama conductancia térmica por contacto y se expresa como:
Es
decir, la resistencia térmica por contacto es la inversa de la conductancia térmica
por contacto.
El
valor de la resistencia térmica (Rc) por contacto depende de:
- La aspereza
de la superficie
- De
las propiedades de los materiales
- La temperatura
y de la presión en la interfase
- Y
del tipo de fluido atrapado en ésta.
Nota
que la resistencia térmica por contacto disminuye al disminuir la
aspereza superficial y al aumentar la presión en la interfase.
Importante:
Cuando se analiza la transferencia de calor en un medio que consta de dos o más
capas, lo primero que se necesita saber es si la resistencia térmica por contacto
es significativa o no, usando la siguiente ecuación:
Se puede minimizar la resistencia
térmica por contacto mediante:
1. La
aplicación de un líquido térmicamente conductor, llamado grasa térmica,
como el aceite de silicona, sobre las
superficies.
2. Por
contacto reemplazando el aire que se encuentra en la interfase por un mejor gas
conductor, como el helio o el hidrógeno.
3. Insertando
una hoja metálica suave, como estaño, plata, cobre, níquel o aluminio, entre
las dos superficies.
BIBLIOGRAFÍA
-
CENGEL,
YUNUS .A. & GHAJAR, AFSHIN J. (2011). Transferencia de calor y masa.
México: Mcgraw - Hill
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