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espanolEste trabajo se enfoca en el estudio numerico y experimental de los efectos de la conductividad termica en materiales heterogeneos. El analisis numerico se basa en la formulacion de Metodo de los Elementos de Contorno (MEC) basada en la tecnica de subregiones con el fin de simular un dominio bidimensional con inclusiones de material distribuidas aleatoriamente. Las condiciones de contorno fueron seleccionadas adecuadamente con el fin de obtener condiciones de conductividad termica unidireccional. La Teoria de los Campos Medios (TCM) es aplicada para determinar el elemento de volumen representativo (EVR) para los casos estudiados. Finalmente, el coeficiente de conductividad termica efectivo es obtenido a partir del EVR. Para la verificacion de los resultados numericos obtenidos es propuesto un procedimiento experimental basado en imagenes termicas. El montaje experimental replica la condicion de flujo de calor unidireccional en una placa de acero. La conductividad termica efectiva experimental es obtenida a partir del analisis de las imagenes termicas del campo de temperatura resultante en la superficie de la placa las cuales fueron tomadas con una camara infrarroja. La comparacion entre los resultados numericos y experimentales resulto en una diferencia de 3% entre los dos resultados, apuntando el buen desempeno de la metodologia propuesta. EnglishThis work focuses on the numerical and experimental study of the effective thermal conductivity in materials with heterogeneous composition. The numerical analysis relies in the Boundary Element method (BEM) formulation assisted by the sub-regions technique to simulate a two-dimensional square domain, with randomly distributed material inclusions. The boundary conditions are set to achieve a unidirectional heat flux condition. The Average Field Theory (AFT) is applied to determinate the representative volume element (RVE) condition for the studied cases. Finally, the effective heat conduction coefficient is obtained from the defined RVE’s. To verify the obtained numerical results, it is proposed an experimental procedure based on thermal images. The experimental assembly replicates the unidirectional heat flux condition over a steel plate. The experimental effective thermal conductivity is obtained from the analysis of the resultant temperature field on the surface of the plate taken by an infrared camera. The comparison between the numerical and experimental results showed a 3% difference between both results, pointing out for the successfulness of the proposed methodology.

Numerical and experimental analysis of a RVE condition for heterogeneous materials using BEM and thermal images