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INGENIERIA MECANICA ELECTROMECANICA LABORATORIO DE TERMICAS

TRANSFERENCIA DE CALOR MEC 2251

LABORATORIO N° 1 CONDUCTIVIDAD TERMICA Página 1 de 3

JefeLab:M.Sc. Ing. Edgar S. Peñaranda Muñoz Fecha de Entrega: 16/III/2015

CONDUCTIVIDAD TERMICA 1. INTRODUCCIÓN 1.1. ANTECEDENTES La conductividad térmica de los materiales es una propiedad nueva que caracteriza nuestras primeras escaramuzas con la de transferencia de calor, por qué?......cuando empezamos a utilizar aislantes, el más común es el “Plastoform”, ....pero es difícil encontrarlo con este nombre en las tablas de los textos de transferencia, después de averiguar tenemos la referencia de que es el poliuretano...oh....poliestireno?....si se supera esto, resulta que este aislante tiene diferentes valores para otro tanto de nombres adicionales: placas, espuma, pelets, etc., ...por fin ...¿Cuál Uso? ....y llegan así las primeras sensaciones de incertidumbre, nada saludables para tan afamada materia. 1.2.- OBJETIVOS

- Usar integradamente la Termodinámica y la Transferencia de Calor como recurso fundamental para evaluar los fenómenos térmicos.

- Hacer uso activo de la base conceptual de la conducción en régimen estacionario, para que mediante el seguimiento experimental de la fusión del hielo en un recipiente se calcule la conductividad térmica del material del recipiente.

- Conocer y aplicar el concepto de RESISTENCIA DE CONTACTO 1.3.- FUNDAMENTO TEORICO Para calcular el K del aislante de un recipiente, se cuantificará la fusión del hielo en el recipiente, se usaran una combinación de relaciones Termodinámicas vinculadas con el cambio de fase del hielo y relaciones de Transferencia de Calor que permitan cuantificar la ganancia de calor del recipiente aislado por el mecanismo de conducción, entonces:

- Calor ganado por el hielo para su fusiónen un determinado tiempo, (proceso termodinámico):

Qf (W)

- Ganancia de calor del recipiente aislado por transferencia de calor (Qtc):

R

tQtc (1.1)

Donde: Amk

xR

(1.1.a)

R = Resistencia conductiva del material (°K/W) Am = Area media del material (m2)

K = Coeficiente de conductividad del material(W/m·°K)

T = Diferencia de temperatura entre el interior y exterior del recipiente (°K)

X = Espesor del material (m) Calor para la fusión del hielo = Calor ganado por el recipiente a través de sus paredes

por transferencia de calor Esto significa integrar un nuevo recurso que permitirá evaluar de forma completa un evento térmico; pues si bien hasta ahora sólo se podía establecer cuánto de calor necesitaba ganar





o perder para materializar un proceso (termodinámica), ahora se podrá establecer cómo y a quevelocidad se ganará o perderá el calor para que se realice el proceso (Transferencia de Calor) 2. METODOLOGÍA El trabajo en el laboratorio será encarado por grupos, cada grupo traerá 5 kg de hielo y la presentación del informe será por grupos de 2 ó 4. Cada grupo deberá traer confeccionada su respectiva planilla de datos. 2.1. EQUIPO, MATERIAL E INSTRUMENTOS

- Recipiente aislado (3lt) - Termómetros - 5 kg de cubitos de hielo (traer para la prueba) - Probeta - Cámara Termográfica

2.2. MONTAJE Termocupla de Inmersión Termómetro digital Recipiente Aislado Termómetro infrarrojo Fig. 2.1. Esquema montaje seguimiento experimental de la fusión del hielo en un recipiente

aislado 2.3. PROCEDIMIENTO

- Trozar el hielo e introducir hasta llenar los recioientes - Esperar 15 min agitando el recipiente aislado con el hielo - Drenar el agua de la fusión y reponer al recipiente hielo si es necesario - Instalar los puntos de lectura de temperatura, empezar a controlar el tiempo - Después de 45 min, del seguimiento y control de temperatura, medir la cantidad de

hielo fundido. - Vaciar el recipiente de vidrio y guardar en hielo restante en otro recipiente, devolver

material 3. REGISTRO DE DATOS Fecha: hora: Temp. Ambiental:





N° min ToºC T...°C T...°C T….°C T…°C Observaciones

Tabla 3.1. Modelo de registro de datos para cada recipiente 4. CALCULOS

a) Procesar los datos del experimento para calcular la conductividad térmica del aislante, mediante las consideraciones base que se darán a lo largo del experimento. 20%.

b) Adicionando las resistencias de contacto al cálculo anterior recalcular el valor de k

del aislante y luego analizar la diferencias del k en a) (20%) 4. CUESTIONARIO

a) Desarrollar e insertar en fundamento teórico un trabajo monográfico sobre las

resistencias de contacto (30%)

Bibliografía Cao Eduardo,Transferencia de Calor en Ingeniería de Procesos, Edit.Nueva Librería, Argentina, 2006 Cruz Mamani Darío,Proy.Grado: Diseño y construcción de un medidor de conductividad…,Biblioteca Mec-Eltmec, Oruro 2012. Kreith Frank, Principios de transferencia de calor, Edit. Thomson, México, 2001 Lienhard IV John, Lienhard V John, A heat transfer Tesbock, Phlogiston Press, Massachusetts,U.S.A., 2001

Welty J.R., Wicks C.E., Wilson R.E., Fundamentos de la Transferencia de Momento, Calor y Masa, Edit. Limusa, México, 1987

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