Metodología para determinación de factores de forma de radiación aplicada a la configuración particular plano-esfera

Abstract

En el diseño de hornos y dispositivos que calientan o enfrían sistemas mediante radiación se necesita calcular el factor de forma, el cual permite determinar la transferencia de calor por radiación entre superficies que estén a diferente temperatura. Generalmente los textos de transferencia de calor deducen y muestran la ecuación para obtener el factor de forma entre dos superficies que intercambian calor por radiación para configuraciones muy sencillas, pero no muestran cómo se hace el cálculo para geometrías y configuraciones un poco más completas. Muchos de los estudiantes que han cursado la asignatura o asignaturas de transferencia de calor quedan con la impresión de que los factores de forma se calculan sin ningún problema. Otros preguntan por qué en los textos no muestran cómo se calcula el factor de forma para configuraciones un poco más complejas o más reales. Este documento pretende responder esa inquietud, además de presentar como objetivo una estrategia de cálculo con fines netamente pedagógicos que puede ser aplicada a otras configuraciones más complejas.

The form factor must be calculated when designing ovens and mechanisms heating or cooling systems by radiation, leading to determining heat transfer by radiation between surfaces which are at different temperatures. Heat transfer texts generally deduce and show the equation for obtaining the form factor between two surfaces which exchange heat by radiation for very simple configurations, but do not show how slightly more complex geometries and configurations are calculated. Many students who have studied heat transfer have the impression that form factors are calculated without any difficulty. Other students ask why the texts do not show how to calculate the form factor for slightly more complex configurations or for those which are more real. This document tries to answer these disquietudes as well as presenting a calculation strategy for purely pedagogical ends which can be applied to more complex configurations.