Placa de algarrobo : simulación del comportamiento térmico en régimen transitorio unidireccional

Abstract

El uso de la biomasa, como fuente alternativa, resulta tecnológicamente prominente, ya que no solo se puede obtener energía a partir de ella, sino también elaborar nuevos materiales factibles de ser utilizados en la construcción. El objetivo del presente trabajo es exponer los resultados, obtenidos del estudio de transmisión de calor por conducción, en el interior de una placa de madera de algarrobo, y por convección en su superficie determinantes, mediante ecuaciones, la temperatura superficial desde el inicio y con un intervalo de 10 minutos. A partir de los ensayos completos de conductividad, y teniendo en cuenta que el flujo de calor es unidimensional, se determinaron otros 3 parámetros como ser la difusividad térmica, que representa la rapidez con que el calor se difunde a través del material; el número de biot, obtenido como razón de la resistencia interna del cuerpo a la conducción de calor con respecto a su resistencia externa a la convección de calor; y el número de Fourier que relaciona la velocidad de conducción de calor y la velocidad del almacenamiento de energía. Finalmente se compararon estos valores con los alcanzados de forma experimental, obteniéndose muy buena concordancia. La determinación y cálculo de las propiedades térmicas, en especial para materiales biomásicos de la región NEA, permite realizar un análisis detallado de la transferencia de calor, estimando costos y factibilidad de uso, pudiéndose incluso llegar a simular el comportamiento de los mismos, obteniendo resultados sin necesidad de realizar ensayos largos y costosos.

The use of biomass, as an alternative source, is technologically prominent, since not only can energy be obtained from it, but also new materials that can be used in construction can be produced. In the present work, the results obtained from the study of heat transmission by conduction, inside a carob wood plate, and by convection on its surface, are exposed, determining by formulas the surface temperature from the beginning and with an interval of 10 minutes. From the complete conductivity tests, and taking into account that the heat flow is one-dimensional, 3 other parameters were determined, such as thermal diffusivity, which represents the speed that heat diffuses through the material; the Biot number, obtained as the ratio of the body's internal resistance to heat conduction to its external resistance to heat convection; and the Fourier number that relates the speed of heat conduction and the speed of energy storage. Finally, these values were compared with those obtained experimentally, obtaining very good coincidence. The determination and calculation of the thermal properties, especially for biomass materials of the NEA region, allows a detailed analysis of the heat transfer, estimating costs and feasibility of use, being able to even simulate their behavior. obtaining results without the need to carry out long and expensive tests.