La arquitectura y la energía están estrechamente vinculadas, ya que una de las principales funciones de nuestras edificaciones es mantener en su interior una temperatura del aire distinta a la temperatura del ambiente exterior. Para esto es necesario evitar, o al menos reducir, la transmisión del calor por la envolvente del edificio. La conducción transmite energía cinética entre átomos o moléculas adyacentes sin transporte de material. Según la teoría cinética molecular de la materia, todas las sustancias están formadas por partículas en constante movimiento, que chocan entre sí. El movimiento de estas partículas determina la energía cinética o energía de movimiento de un cuerpo.
El valor promedio de la rapidez del movimiento de las partículas que conforman a un cuerpo se denomina temperatura. Por lo tanto, esta propiedad constituye un parámetro que entrega información acerca de la energía interna del cuerpo. Ya mencionamos que el calor sigue un sentido determinado: desde el cuerpo de mayor temperatura a otro de menor.
¿Qué es la Conducción?
Conducción: es la propagación de calor al interior de un material que es sometido a una diferencia de temperatura. Por ejemplo, si el extremo de una varilla metálica se acerca a una llama, la temperatura de este objeto irá aumentando hacia el otro extremo. En este caso, las partículas del metal que están en contacto con la fuente de calor, vibrarán con mayor rapidez y amplitud, transmitiendo este movimiento a las partículas próximas. De esta forma, el calor se transmite hacia el extremo del cuerpo que no está en contacto directo con la llama.
Conductores y Aislantes Térmicos
Existen objetos que transfieren de mejor manera el calor que otros, por lo que se les clasifica en conductores o aislantes. Los conductores térmicos presentan átomos cuyos electrones son atraídos débilmente por los núcleos, por lo tanto pueden pasar de un átomo a otro, transfiriendo energía. Un ejemplo de conductores térmicos son los metales.
Otros Mecanismos de Transferencia de Calor
La convección corresponde a la transferencia de calor mediante el movimiento de fluidos, como el aire o el agua. Por ejemplo, si se calienta agua en una olla, el agua que está en el fondo y recibe el calor de manera más directa, disminuye su densidad y se eleva. Al mismo tiempo, el agua de la superficie, más densa, desciende.
La radiación, tanto en la conducción como en la convección, se requiere de un medio material para que se produzca la propagación del calor. Pero existe un mecanismo a través del cual el calor puede ser transmitido en ausencia de materia: la radiación. La energía del sol llega a la Tierra mediante este proceso. Todos los cuerpos del universo emiten calor por radiación, específicamente radiación infrarroja, que no podemos ver. La radiación de calor es parte de las ondas electromagnéticas. Por lo general, la energía es transportada por ondas infrarrojas.
Usos y Fuentes del Calor
El calor tiene múltiples usos, como en la calefacción de los espacios y en procesos industriales. Pero ¿cómo se obtiene el calor? El calor se puede conseguir como fuente energética primaria o secundaria. El calor primario se obtiene de fuentes naturales, como la geotermia, que corresponde al calor interno de la Tierra, y la energía solar. En Chile, un 37% de la energía se destina para la generación de calor, y de este porcentaje cerca de un 47% se genera a partir del petróleo y un 32% de la leña.
Los dos usos más importantes del calor en el país corresponden al manejo en la industria y a la calefacción de hogares, oficinas y centros comerciales, entre otros. En el sector Industrial, los procesos que requieren calor generan gran parte de las emisiones contaminantes de fábricas, refinerías u otros. Por otra parte, en el sector comercial, público y residencial, el calor es la mayor fuente de emisiones de gases contaminantes.
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