"calor de hogar" por Walala Pancho bajo una licencia Creative Commons
Antes de nada decir que un estado estacionario es cuando los parámetros permanecen constantes, es decir, no varia la temperatura, ni la presión, ni el volumen... Todos los sistemas, pasado un cierto tiempo se vuelven estacionarios a no ser que algo varíe las condiciones a las que esta sometido.
El tema clave de este asunto es que cada vatio generado en estado estacionario es un vatio perdido.
Pasando a un caso práctico, el recinto puede ser una vivienda. Las condiciones iniciales son una estufa de 1000W conectada a máxima potencia, no hay corrientes de aire externas y las paredes, puertas y ventanas, naturalmente tienen una composición y grosor invariable. Al principio la casa se encuentra a 10ºC pero al encender la estufa variamos las condiciones del sistema, así que la temperatura empieza a cambiar.
A esto se le llama estado transitorio. Sin embargo, llegará un punto en el que la temperatura ya no variará más. A partir de ese punto las paredes y puertas perderán 1000W inevitablemente.
Esto puede sorprender al principio, no puede ser que una casa mejor aislada pierda lo mismo que una con un pésimo aislamiento. Pero así es. Veamos por qué.
Al principio el exterior, las paredes y la casa está todo a la misma temperatura, al encender la estufa estamos inyectando energía en el sistema que elevara su temperatura.
Llegados a este punto es importante saber que cuanto más grande es la diferencia de temperaturas más rápido se pierde el calor. Por ejemplo: si yo tengo un vaso de agua a 80ºC en una habitación a 20ºC, tardara menos en bajar 10ºC (es decir llegar a los 70ºC) que si lo tuviese a 40º y quisiera llegar a 30º.
Volviendo a la casa, teníamos que se había calentado un poco, pero como la diferencia de temperatura no es muy grande se pierden pocos vatios tal vez alrededor de 10W. Pero la estufa no deja de trabajar, y la temperatura sigue subiendo... y consecuentemente cada vez perdemos más calor (la calle sigue a 10ºC). Al final la temperatura es suficiente como para que las paredes pierdan calor tan rápido como la estufa genera. Habremos llegado al estado estacionario.
Si lo pensamos bien resulta lógico... al fin y al cabo no paramos de meterle energía al sistema y ningún sistema puede almacenar infinita energía. Tiene que sacarla por alguna parte ^^
¿Significa esto que no hace falta aislar las casas?. La respuesta es la que dicta la intuición: sí hay que aislarlas lo mejor posible porque cuanto mejor es el aislamiento más grande tiene que ser la temperatura en el interior de la casa para poder perder tanto calor como el que se genera. Así que al final con una misma estufa estaríamos más calentitos (o bien nos bastaría con una estufa menos potente).
Pero siempre siempre siempre se acaba perdiendo lo mismo que se genera.
7 comentarios:
Hay una cosa que se llama termostato que invalida tu razonamiento. Cuanto más aislada esté la vivienda menos tiempo estará activo el radiador y por lo tanto se consumirá y perderá menos energía.
En una casa bien aislada y en una mal aislada la temperatura de confort es exactamente la misma, en torno a los 20-22ºC.
El planteamiento es falaz puesto que introduciendo la misma cantidad de energía en la casa bien aislada que en la mal aislada en la primera tendríamos una temperatura superior que en la segunda.
Luego con la misma energía tendríamos dos temperatura diferentes que no pueden ser ambas de confort.
Anónimo: jejeje... tienes razón en la segunda frase, perderemos menos energía si se desactiva la resistencia automáticamente. Pero de esta manera lo que hacemos es llegar al estado estacionario con una temperatura más baja.
Lo cual significa que a partir de ese momento se perderá cada vatio generado.
La verdad es que cuando escribí la entrada pensaba en una de esas estufas que tenían nuestras abuelas, esas de gas, que se encendían y por lo general nadie las tocaba hasta la hora de dormir.
Samoth:Falaz es un adjetivo un poco desmesurado tío... ^^ sobretodo porque en los dos últimos párrafos se dice exactamente lo que tu comentas...
De cualquier manera tanto anónimo como tu tenéis razón en una cosa y es que tal vez debería haber especificado más claramente que pierden el mismo calor siempre que no se varíe el sistema (o lo que es lo mismo, que no se toque nada) como desconectar la resistencia eléctrica (automática o manualmente).
Gracias por los comentarios :-)
Creo que el título del blog podría responderse de la siguiente manera:
Me gustaría poder responder a la pregunta de una manera rápida como la que haces tú al principio... pero no creo entenderlo del todo... la cantidad de energía que inyectamos en el sistema es la misma... los 1000W, y eso se traduce en W + Q es decir, trabajo más calor. Eso sí que se mantiene constante... pero dado que en una casa bien aislada la temperatura en estado alcanzada transitorio en el interior es mayor que la temperatura en una casa mal aislada... eso se traduce en que pierden el mismo calor??? No hemos quedado en que el calor perdido es función de la diferencia de temperatura??
Gracias, enhorabuena por el blog y saludos!
Se puede ver a las paredes como una resistencia al transporte de calor y plantear (para el estado estacionario) un análogo a la Ley de Ohm electrica:
P = (Ti - Te) / R
P := potencia entregada por la estufa
Ti := temperatura interior
Te := temperatura exterior
R := resistencia térmica de las paredes
Aquí se ve que manteniendo Ti y Te constantes pero aumentando R (o sea, la aislación) se necesita una estufa de menor potencia.
Anónimo:
Tienes razón, esa es la primera ecuación que aprendes en transferencia de calor.
Pero me gustaría, hacer una puntualización:
La aparición del termostato... si no aparece el termostato, en ambos casos lo constante es la potencia de la estufa y la temperatura exterior. Por lo que en función de la resistencia, tendríamos una temperatura interior en caso estacionario.
Con lo cual: sí, apoyo tu opinión.
De todas formas, nos estamos yendo de la línea, porque el título preguntaba por calor perdido, no por temperaturas ni potencias. Creo que el autor de la entrada, sólo quería "jugar" con nosotros, o que nosotros "jugáramos" con él y con las ecuaciones de la física
pues sí...
xo no sé que és un Howto!??
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