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Una introducción a los métodos numéricos en conducción de calor

2001 Lectura en línea remove_red_eye

El estudio de métodos que permitan conocer el comportamiento físico de un sólido en conducción de calor, es decir, la evaluación de su distribución de temperaturas así como el flujo de calor que es capaz de intercambiar con el medio exterior, presenta un indudable interés tecnológico. Desde el punto de vista de la Física-Matemáticas, el sólido en conducción plantea problemas de valores de contorno y/o problemas de valores iniciales, pudiéndose aplicar diversas técnicas para encontrar una... Saber másexpand_more

Detalles de la publicación

El estudio de métodos que permitan conocer el comportamiento físico de un sólido en conducción de calor, es decir, la evaluación de su distribución de temperaturas así como el flujo de calor que es capaz de intercambiar con el medio exterior, presenta un indudable interés tecnológico. Desde el punto de vista de la Física-Matemáticas, el sólido en conducción plantea problemas de valores de contorno y/o problemas de valores iniciales, pudiéndose aplicar diversas técnicas para encontrar una solución exacta o analítica cuando las combinaciones de hipótesis en cuanto a geometría, propiedades y condiciones de contorno sean relativamente sencillas. Para casos más realistas hay que acudir a métodos aproximados. El origen de estos métodos no es reciente. De hecho los primeros métodos aproximados los podemos considerar también como “clásicos”. Sin embargo, su potencial de cálculo no se desarrolló plenamente por el excesivo número de operaciones que podrían llegar a plantear. Con el desarrollo de las técnicas computacionales y del cálculo numérico, han surgido nuevos métodos (método de elementos finitos, método de elementos, de contornó)que aunque tienen u origen en los métodos clásicos aproximados, incorporan un planteamiento basado en la discretización del continuo. Naturalmente esto genera un volumen de cálculos soportables únicamente por los ordenadores. El desarrollo que están adquiriendo estos métodos es espectacular, siendo piezas claves en la ingeniería asistida por ordenador. Sin embargo, no podemos ni debemos estudiar estos nuevos métodos ignorando los métodos analíticos. En primer lugar, los métodos numéricos deberían aplicarse únicamente en los casos donde no sean viables los métodos analíticos y, en segundo lugar, debemos aprender a valorar la importancia de disponer de un abundante catálogo de casos resueltos por métodos analíticos. Esto último es clave tanto para el estudio como para el desarrollo de los métodos numéricos, donde se utilizan las soluciones analíticas a modo de test. En las materias troncales y obligatorias correspondientes a los estudios de primer ciclo de ingeniería, la Transferencia de Calor se incluye, normalmente, en asignaturas que tienen a su vez encomendada la docencia de la Termodinámica. De esta forma el tiempo disponible no permite impartir la Transferencia de Calor con la extensión y profundidad que requiere, limitándose a exponer los fundamentos de los “mecanismos de transferencia” (conducción, convección y radiación). Las aplicaciones que se consideran son de carácter práctico, y con las simplificaciones necesarias para manejar soluciones analíticas, sin profundizar en la complejidad de las ecuaciones diferenciales que rigen. Para salvar en parte esa laguna se propuso una asignatura optativa de introducción a los métodos numéricos en conducción de calor, y para facilitar la tarea a los alumnos y a los interesados en conocer estos métodos se pensó en la posibilidad de publicar estos apuntes. Los contenidos se presentan a nivel de introducción y se recurre a la bibliografía para que el lector interesado profundice en el abanico de técnicas disponibles. El nivel y el lenguaje matemático se han procurado adaptar a los conocimientos previos de los estudiantes de primer ciclo. A pesar del carácter de introducción de esta publicación, se recomienda que el lector cuente con conocimientos previos de Física, de Fundamentos de Transferencia de Calor y de ecuaciones diferenciales ordinarias.

Ficha técnica

Título
Una introducción a los métodos numéricos en conducción de calor
Autor
González Gallero, Francisco Javier; Gutierrez Cabeza, José María
ISBN
84-7786-911-1
Año de publicación
2001
Nivel bibliográfico
Monografía
Idioma
Español / Castellano
Idioma original
Español / Castellano
Formato producto
Descarga digital
Editorial
Servicio de Publicaciones de la Universidad de Cádiz

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