laboratorio de transferencia de calor - uao

106
l...AF{lFlATilf+1 {1 nF:'TRd\l\l5f:FRE:F.li::1A nF CAl. {)F ,IrlFifrE. #{)l.lHZ fiA$iTR{¡ lj t ,IÉrIl"1E FrEHE:A L{tPF-Z Ty'aba.ja dci' 6r.adr: FrÉ+#,F!r'l taclc¡ fit:]rTrcl requ i s i to p,{P cj.+L pc:ri"a nptrrr- aJ. títui.n dr:l I ng+.+rri qrcr lnlecán i. crr " I):i rer-tr::r : t..F-.YVI-.F Al. TATE L l'1. l8lrroryifi'fifuru rüolL'z CAL I C{'RP*RAfi I{}I'I UNIVEF{SiTARf A ÍIIJT+NI-}I'1ÉI DH {)C{]TDENTE $IVISII]I'J I}TJ 1I{fiÉ:NIÉRIA$ PÍ{tlfiRÉrl"l,r.r ilE INfiEl'JIlÍRIA I"IECANIf,A 1. S{:rf:} Ünirsiüd Autooomo d. 0d¿¡ifr D4tl. libllrrto 10I0 0 1r_

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Page 1: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

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1. S{:rf:}

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Page 2: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

,lt'.,-.\

'I

Aprobada For el Comité de

Trabajo de Grarlo en cumpl i

miente de los reqr¡isitos

er:i€idos pfJr 1a Corporación

Un i. velrs i ter i a Au t ónoma de

Occirlente peFa opter el título

Presidente del Jurade

Juredo

Calir Noviembre 4 de 1.?88

dqr I ngen í err.: l"le*c

lal-

Page 3: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

DENI CATOR IA

LUZ ELENA

Lv

Page 4: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

\

TABLA DE CONTENIDO

INTRODI,.'CCION

TRANSI"IISION DE CALOR POR CONDUCCION

INTRODUCCION A LA CONDUCCION

TEORIA DE LA CONDUCCION

CONDUCCION UNIDIHENSIONAL ESTACIONARIA ENPLACAS PLANAS

I

1,1

1.2

1.3

1.3. I Cenducción en

1.3,2 Resistencia de

t,4 CONDUCTIVIDAD

Placas Planas Paralelas

contacto

TERI"IICA VARIABLE

Pas,

I

3

3

6

11

22

2,4

32

l5

t7

18

2t

2t

2

2, I

2.?

?.3

2.4

?.5

DISEfiO Y CAL-CULOS DEL BANCO

CONSIDERAC IONES GENERAI..ES

PLACA GENERADORA DE CALOR

PLACA INTERCAI"IBIADORA DE CALOR

CAJA AISLADA

CAJA DE CONTROLES

v

Page 5: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

2.á

2.7

3

3, I

3,?

3,2. I

3,?.?

3.3

3,3, I

3.3. ?

3, 3.3

3.3,4

3.3.5

3.3. é

3.4

CONTROL DE FLUJO DEL AGIJA

SISTEI'IA DE PRESIüN

PRUEBAS EN PLACAS PLANAS

CONSTANTES Y FORFIULAS

I"IETODOI-OGIA DE LOs LAEORATORII]S

PreFaraci ón de Prnhretes

Ppocedimientt: en eL lahoratorin

RESULTADCIS DE LOS LABORATT]RI05

Lana de vidrio ref: 7@n

Asbesto Lárrina SAFECO 3Oo

Asbesto 6rafitado Asberit V 15

Ashesto-Cemento (Eternit)

Plástico Reforzado

Vidnio Claro

6RAFICAS DE CONDUCTIVIDAD EXPERIFIENTALES

4 IND I CAC I ONES CCII'IPLEHENTAR IAEI

4.1 6IJIA TJE LABORATI]RIO

4" l. I Primera Farte

39

43

39

43

5?

32

53

53

34

=455

55

67

4B

49

51

67

67

4.? RECOHENDACIONES

vL

74

Page 6: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

4.3

4.3. t.

4.3.2

4. 3.3

4.3.4

F,IANUAL PARA I'IANTENIHIHNTO PREVENTIVO

Banco de Operaciones

Placa Generadora de Calor

Placa intercambiadora de CaLor

Tablero de controles

CONCLUSIONES

BIBLIO6RAFIA

77

77

78

7E

79

Bg

vLL

Page 7: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

LISTA DE FIGURAS

Pag.

FIGURA 1 Convenios del Siglo en el fluio deCalor

FIGURA 2 Sinbolos rk* un elemento infinitesimal 7

FIGIrRA 3 Geometríá c condiciones pet^e uneplaca Flana

FI6URA 4 Placas planas paralelas. á. Sierieb. Paralelo

FIGURA 5 Variables de Ia Conductividad enla interfase

FIGURA á Corte lonsitudinal del Banco dePruebas

FIGURA 7 Placa seneradora de calo¡'

FI6[JRA g Hodelos de Serpentines

25

FI6URA I Placa intercambiadora de Calor

t2

16

l9

23

27

viii

28

Page 8: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

FIGURA lE CaJa aislada, Plenta g Corte 33

FIGURA T I Ca.ja aislada. Corte g vista general 34

FIGURA 1? CaJa eislada. Adición de Icopor 37

FIGURA 13 Caja de Contreles

FIGURA T4 Control de Flujo másico del egua 4@

FIGURA 15 Eiister¡a de prersión de las probetas 42

FICTJRA lá Esquema s analosía eléctrica delbanco de pruebas 44

FI6URA t7 Formatc¡ I para datos experimentales 5E

FIGURA lB Conductividad térmica de lana devidrio áa

FI6URA t9 Conductividad térrrica del asbestoI ám ina,

FIGI,TRA ?O Conductividad térmica rlel asbestograf i tado

FIGURA ?1 Cnnductividad tápmica del asbestocerlento

3g

ó1

6?

ix

á3

Page 9: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

FIGURA 3? Condr¡ctividadref orzacjo

térrni ca rlel plást i co

FIGI.'RA ?3 Condu ct iv i dadcl arr:

tÉrmica de1 vidrioá5

FIGURA 24 Esquema de une placa plana 70

FIGURA ?5 Sección banco de pruebas 72

FIGURA 26 Formato ? para datos €rlrpErt"imentales 76

FIGURA ?7 Anexo 1.5 i sterna

Díagrama eléctrico deL

á4

84'

Page 10: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

LISTA DE TABLAS

TABLA I Condr¡ctividad tÉrmica del aluminio

TAFI.-A ? Valores del factor C experimentales

TABLA 3 l"lateriales g cjensidad de probetas

TABLA 4 Resumen de los experirrentos

Pag.

4b

48

49

xi

Page 11: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

LISTA DE ANEXOS

Pag.

g3ANFXO I Dieerama ElÉctrico del sistema

TqNEXO 2 Caracteristicas deL asbeste cernento{Eternit} Et4

ANEXO 3 Características del Supep CrsI Tl'l 3ó 85

ANEXO 4 Caracteristicas rje la lana de vidrio At^l AÉ

ANEXO 5 Elementos del tahlero de controles R7

ANHXO á Cnnereto Refractario

. ANHXO 7 Programa en Basic Inclustendo le ConstanteC

ANEXü g Programe en Basic exclugende le ConstanteC

9m

9t

q2

xli

Page 12: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

RESTJI'4EN

Et estuditr de Ia tr*nsferencia de calcr retrresenta Para el

f uturo Ingen i.ero l"lercán i co una herranrienta de trenhaio

impr-¡rtente para el aná1ir=is g $elección de materiales que

derl.ren $ nfi permi ten el pfrf3c] deL cal mr. Sinenrherge

*+n'he+nclq+rla {?n +l¿lunnt= c+l$t:s .Ets rJif icil rjado su gracJr: de

etrstrerciónr FcJp Lo cuel el lehnratmricl rje trensferenri.a

de rn16r. pclr 4lmnrJttcción PaFá FLacas Planas $ól icJes que g;e

prersr*nt,*r ti.ene la finelirj+rrJ básica de permitir mediantc?

le rxrrerime*ntación ve¡rificar 1a ecuación de* FüURIER en La

conducción c hrincla a la Cornunirjad Universitaria un medio

de comprobar La tearíe.

El. Frin¡er cgrpítulo trata la teoria básica de cenducción c

slrs Fpincipales e{:uacionesr de acuerdo al pt^trgrarlre que

artuelmente se sigue, Et segundo plantea los criterins

nec+psericrs FRra seleccionar lc¡s parámetros quel sirven Fár-e

la cmnstrucci ún rJE¡il hancm cje prueha* H el equ i pm rje

nnntrn1 "

[-ms ].ahoraf:nr:ims r+*al iEacios a seis n¡ateriales smrl

tabrrladgs g pt €rtientados en el tercer caPítulo iunto cnn

xiii

Page 13: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

las er'áf i. caE

ternperraturR.

Ia cmndur:tivi.ded f r.rnr:i. ón dcp 1a

El capí.tulo c1lgrto clescrib63 la guin de lns latroratnri.os

pa1.a l¡1s ersturJ:iantesr al.gunss conceptr:s dsr rl¡antenirniento

de*l equipo g las recomendaciones Para el buen maneio del

misirro. Se efect{r¿rn ccnclusiones en el caPítulo 5o' c el

n¡.rterial corrplenrentario se Fresenta en entlxos,

F.t tr*l¡4j6 I i tcprar in cJe la Presente tersis Grs, real i¡ado Por

el pt^figramá trára corrput*rJnr l^lnrrJ.$tar ( PrncesarJr:r' de

Falahra) I Ei,uq3 'Fiq¡¡.lrAs Frnn hechas FBl. el . Prograrrá de

Au tncadr { D j. hr.l-.ir: A+;i st i cJo put rmrnputednr } r vmrsi. ñn ?" áF g

el. pr-ÍJrfit$¡;¡ rmpetitiv6 de las pruerbas rje los laborat6riog

se usÉ el pPrJq¡ frrre de Basic.

Para ]a aclecuada cÉnservaciÉn del equiPs es in¡Portante que

En Éu n¡aneJo sE t*rrg*r, €!n cuenta las recomendaciones I

ot¡servacione*s' daclar= evitando disrninuir la vida útil del

equ i pcr.

xiv

Page 14: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

I NTRT]DUCCI üN

[.-n ener€la ni 5E crea ni l;€r ders'truHer g;mlm r:ar¡bíe cle una

f nrnra a mtr*" FL caLnr eg; una f r:rma ¿6r p¡sr^glfrr t^esilt I tedo

fle una rJi.fErrencia cJrp temPe*r.atura5,r transfiriendnse 1e

enerrgln de la ztfna de nraHfir te*nrperatHra a la zona de

mc?nor terntrer.rtur'á'

La ciencia de 1a ternrodinámi ca trata 1a transf erencia de

enElrgla en sisteln¡as que estAn Ern equilibrier Frediciendo

l*rs tenrF¡eraturaE firrales u la cantidad de energla

tr,*nferisferirJa es'l:adoE de equ:ilibrio inicial I final. Sin

enrbarqor tts la ciencia de* la trans"ferencia de calorr FrtrF

nrerjio cle* gus PrinciPicrsr La que Permite Preclecir la

rapicler cpn que pumr:len proclueirse estor; cambinsr merJiente

uná cl:iferencie rjnr temperattlrag; PaPa un ti.errpr¡ cualqr¡iera"

EL tr.aha.jo ha desarrallarase tiene como abietivr:s

Beneralesr d:ieenar g c6nstruir un banco de Pruehas que

corTrtrler,ente Ia Parte teórica de Ia transferer¡cie de ralor'

pñr condur:iÉn esPecIficamente ttrn Pl,acas Planas de

difererrtes rnateriales C pernritir 1a verificaciÉn de

Page 15: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

al-qunes ecuecior¡es fundan¡entales de transferrencia de c'alOrr

arnpl iarrdo el carnPo investigativo Por Parte de Ia

coffrunidadr en hrea energÉtica.

ActuaLrnenter los disenos donde irrtervienen materiales a

los cuales se les desconoce la canductividarj térmicar 5El

real izan enrplricanrenter I sEt h¡asan 6¡n constantes rrrug

gl obelesr quGr en La nraHorla de los cñE;Bt nm eE;

sumin j.strarJe pr:t^ lns f nbri centesr rjr* ehl La i.rnPnrt*ncíe

tenerr el hancm cle Fruehasr pál á r¡bten+:r disenn+ nrhs

cr:nfiaq; g hptirnosi. Pnr r:tre Parter los equiPc¡s Oe neJiciún

da. temperraturesi podrán stt^ uti I izadas PáFe desarrc.:rl lar

laboratarios que involucren e transf'erencia de calor pr:t.

conveccibn c¡ en n¡uflas Pera laboratorios de fundicibn.

Page 16: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

T. TRANSI',IISIüN DE CALOR PüR CONDIJCCION

1.1, INTRüDUCCIAN A LA CCINDUCCI{'N

Uno de Ios tres rnecanismos Para e¡studiar la transferencia

de calorr 15 la conducciÉnr quEt 5E! aPlica básicamente a

los medios sól ídos crPácüsr debido al intepcambio der

ene¡^gfa que? ncuprt fle une regién rje magor temPeretuPa á la

rjel rnr?nnr tsrnrperetut^f,r prJr 1E: imPactn rJi recto de laE

nrnlÉcula$ n pcrt^ el arra=tre rje lng electronesr de ahl que

un buen cpnfluctmr elhctricnr qug? Presenta r¡n nl¡mer6 grancle

rle ele*r:trr:nesi lihresr 5F comPerte cÍ:tmo un buen conductor

de¡l calor.

55¡ define eI calor transrnitirjo Pol^ conducciün Po¡^ unidad

de tiempo c PB¡^ unidad de hrear clr ProPorcional aI

gradiente de tenrPeratuFár 7l/ ) *, esto ESr

cuant i tat ivarnente !

q, o.:+ ( r.rl

Dr:¡nde !

Page 17: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

4

Tes

H f+5

qr

la tenrper-atura enoK ó oC

la clíreccíbn cfel f lu.ja

Fs 6?l f lu,i r: de calmr tn

de calor en rr¡.

w/tf

EL metemáti.cn FrancÉs ,J' B. Fourierr definió La leg der

cr¡ndu*ci.rln delI calor, intr-r¡ducinndn a la exPresi.ón fl:.lrt la

cc¡nstante de pt*opctrcional idadr kr denominacla condur:tivirJad

tbrmica del rnaterial U expreisada PBr la ecuacibn:

clr=-..* ao Q¡ ¡ -h. A. ¡T

)r (1.2 I

Ar

]lt

Dt:nde:

ür r rr€3 el f l.uir: rle calmr en l"l.

+:s el hre* nnrn¡al a 1.l tranEfern¡ncia de calnr eln rrr.

viene rlacle en ld./nr.H'

El *irfnn mennsi eg; unñ cclnsefius*ncia rjet segunde Principio

de la'Lernrodin$nrica¡ se€ün el cu¿rlr el calor debe fluir en

dj.recciÉn de la temPeratura más baiar ver figura 1. 5i el

gradiente de ternperatura e5, negativor esto esr decrece .át

los valoresi crecientes de Hr entances el signcr introducido

a la ecuaciÉn (1.21 r Permi te exFt^État* el f luio de calor en

forrna Pogitiva-

El valor de la concJuctividad tÉrmicar kr es caracterlsti'cn

Page 18: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

Dlrecclon <lel FluJo Termlco

T(r0

+T

t ]-L---r

-+ +X

Flujo Termico

+T

t'i_

| +Axa¡r-

---+ +x

t|ftffiilfft

tt|tütfltfiDtffiffiilt

milfiffitffiffi

trclHTIENE:Gonwn'rrr drl dgno ei d FluJo dr Golor

AUTMEErmEE mlE:Z c 3ln0

ü,TE PEEA loFEz

FIEUF|A I

FEOHA¡ ilürüüt rF

FIGURA I Gonvenioe del signo en e1 Flujo de Calor.

Page 19: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

6

der cada mater ial r Fresentnado Los metales FuPc¡g les

mag6rg¡5 valores g Ios n¡ateriales aislantes arrro¡^gtrEr los

valores menorfirs. Ademág 1a conductividad tÉrmica varla cÜn

la temperatuPa. Ver nufrret á1 1. ¡+.

1. ? TEÍ]RTA NH I-A C')NDLJCCI{IN

L.e etcuecihn cle ln cr'rncluccihn et ltne exPt^eEibn matemhtica

rlecft¡ci de de la cfJn5eFv{*cihn cle Ie ener€la en una :¡ustanCia

sblida, 5e pbtiene mediante un halance de energla en un

elernentos rje volurrten deI nraterial que transfiere calorr

vÉT figura !r donde 5e fnuestra un eLenrentos infinitesimal

dacjor A x A. C A z, EulJaEi siuperf icies gon peráleles a

lr:s ejes der coordenadas rectángulares.

El balance cler e¡nerHla de

A+BTo¡o de colorque To¡o dc enrrgío

. eirtm por conducción grnrrodo m olol rhnenlo ole ne n loArAy Az. ArAyAz.

este elerrento se eixFrese PoP:

sE+D. To¡o dr incrc To¡o do color quo

ncnlo do rolo pccondu¡cidrt (t.3tq¡rnfo intcr drl clrmclúono drl chm¡r¡b A r Ay Az .

A¡Ay Az.

An*l i zanrjn la expresión A Pera unfr 9,6 la direcci.fln xr si. el

fl.r.rjo der calon vieia en ese direccidnr se ohtienel

Ar = Or = Q¡ OyA¿ lr.fl

c Ia e>:presibn D en €*5a misma direccibnr a travÉs de la

Page 20: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

IL(ag/ir)ar

üffidtffit

ilJlütflfiDt 0tfltt]flt

mtEmtffir

CC)NTIENE:Simbslw dc un olcrnonto infnitc¡lmd

At TORESIrmOE ffi CAlgfIO

ilTE FEREA I.ffiZ

FIGUFIA 2

FECHAT tbrhntn ts!

FIGIIRA 2 Slnbolos de un elenento infLniteelnal.

Page 21: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

8

suPePficierY*Axsls:

Dr=or+1Ta'

pür 1o tanto la tasa neta

conclucciün en La diretccibn xr

expres:1bn (r.4) 1a (151 :

(Lrl

calor que entra pcrP

obtiene restando de la

11.61

de

5e

A¡-Dr = - Ti o' = - + arayAz

Análogamernte Fat^e les direcci.nnes !:lr z se nhtierne:

Ay- Dy = - -IL ar ayar' ' ¿l

A,-D.=-4 arayaz?z

Finalmente la tasa neta

al elen¡ento Ax ¡ u

exFresimneei (l;61 + (r?l +

/\A-D = -l ¿% * -¿-9-*IE' Ey

de calor

A zr

(f.0 l :

que entra

sEr deduce

(t.?)

(t8l

por conducci6n

sumande las

-?-r-\¿.1A¡ Ay A2 (¡.sl

[-e rp>rpr-qrsítrn B sie rJef :iner si Éln el merjio hatJ fuentes

dj.stribuidas de energla qu53 genepan calnr á un¿;t tasar

g{xrHr¡¡t)r pcll^ unirjacl fle tiempo H Por unirjad de volurnern c

estara deda PBr: E: g Arayaz (r.1ol

Page 22: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

9

L.a tasa de increnrentcr rJe energl¿r ínternar Hr ParR el cflÉm

cle* lmsi sÉl i dcrsr se rerf'le-.i e en l;* tasa cle* aLmeceinamientm de

energlrrr i:enienclo en cuelnta que los calores tsFÉlclficr:s a

presiÉn C volunr*rn constantesr son igualesr Cp ¿ Cu =

c:

e = f%$ o' or* I I .rt)

donrJe f g Cp no varlan trcln el tiemFor t.

Reempl.aranrjm I as etxPresiones (l:€l r

simplifir:ancln el tHrnrinm A>: Ac

utiliza la leH de

las direccioneE H

Fr:urier de a*uerdm a (I.e) H

rHr z EEr obtiene:

(1.¡o), (l;rt, en 1á ('1..S

A z se obtiene:

5s;

en

T-= Tlrrtrzrll

( t.tzl

Fclt^ enaLogle

(t.t3l

parcial

de la

( t.t4l

* (- * I . *( * 3l). Lr,(r#l' e = .Pr jfdonde,

l-a ecuat-i6¡ ( ll13l sf:r denamina

de+ le cmnrjuccirSn dr:L caLmr

si.sr.r iente f orm¡.r = fI * ?F=¿* af

0¡ gh¡Irt'l)

ecuacíón diferencial

tJ ErE norrfiaL epxpresarle

r)t-g'-r)r? TF - F=?-F

llnieaiül {ulünüoú dü t Édrhnh

Cc¡tt. iibbo+cco

Page 23: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

10

dnndr*r a(

def ine:

Nc¡rmalmente¡ e¡E utilizan hipótesis

ueiaF 1a ecuaciórr (Lr¡l g reducir

problema c Eu soLuciúnr 9á eue de

c$nsiderar sus derivadas parciales.

esi la difusividad térmica del rnateriel c Ft

!(= ( 1.151k

f.c,

simplificativas pat^e

la cürTrFleJidad del

otro modo exigirla

Algunos trasos pueden

sel^:

Si lar

esto

a I macena

(tni

fr5F

Si . adenrds de ser iln problema erstacir:rnarlor

genereci.¿ln de energ La interne del. mater ial r

(rJ4l se simpl if ica a:

temperatura de un material no depende del tien¡For

Es¡r ssis'tÉ?ma erstacionarior c el material no

energlar entonces la ecueciÉn (L1'41 sie cclnvierte

¡FrT7 +++

)tr Dt?5F-;F-+=l

+=o

( r.t6l

no exi ste

la ecuanión

(r.¡ 7l

Page 24: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

It

denominada ecuacibn cle Lar¡lace*'

En el caso de tener un sigtema estacionarior sin

generecibn cfe calorinterna H en un sieterna uniclin,ánsimnal,

rn " el qile la temPerratura *;nln É?si función de la

cr¡nlt clenacla x r la ecu ac i bn (t. lrl se* re+du cG? a i

(1rE I

1,3, CONDUCCION IJNIDI¡',IENSTCINAL ESTACIONARIA EN PI-ACAS

PLANAS

P¿rra el estudio de la transferencia de calor Por

conducr:ibn en PLacas PI'anas sbIÍdas se agurre que eI

sisterna eE eg;tat¡ler no ex istt¡ generacibn interna de

enepgla, la 'ternperatura solo es funcibn rle una coordenacla

rectengular xr H que La cr:nduc'tivicled thrmica kr Gts

cnnstanter. Pnr Lc¡ tantn Pert iendo de 1a ecuacibn ('l;18) I

con le *g,.rri* de* la figure 3r se ohtiene:

ft)ra =Q

ltTtr, , o)r2'

O(r(L

Resolviendo esta ecuación diferencial de segundo ordenr en

funciÉn de dos constantes de integraciün Ct c Cz

Page 25: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

t2

T-T(x)k-cto.

T(0)-11 T(L)-12

)x. L,

nffitffi[ilJIürflt0t 0fflilltmt[ffiffJ

CIONTIEF{E:O¡cn¡blo y mtdlünr pa! um plooo plono

ATIIOREE,nOE ffiZ GrgltO

,nr¡ pne tffiz

FIEURA t

FECHAI l{!fiibf l¡t

FIGURA 3 Geonetrla y condiciones para una placa plana.

Page 26: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

13

rctsu l ta:

Ei se determina dos

las ten¡treratut^at c:!n

tal'eg que !

Ttot= Tl

Tt¡,, = Tz

Pnr ln tnnto:

TtotrOiC2 +Ttlt ' C,L+T¡ -t

Arrl icando estas

tenrper-aturas en

Ttrl = C¡I +CZ

condi cionesi de* contorno

las sup{:trf :icies extrernas

especi f i cando

1a placar

drdr

t

de

POIU l:O

poto l: L

T,,Ta- T:

L

condicíones se obtiene

la placa:

cz=

C¡ t

T(xr=+x+r¡

la distribuciún de

I r.tel

n cle r:tra formar

Ttrl - Tr

Tz-T¡rL

[-a exprersirln l¡..fgt mrl6?5tpa qu6+ La ter¡Fe+ratura rjentro rJn la

tr1.ac.a varle Lineralmernts* con l* distancie' t-a trensferencia

dsr calr:r Fnr unidad d€? tiemFn H Pml^ uni dad de área r á

travbs de la Fared¡ viene dade Pol I'a def inicibn de la Lec

Page 27: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

t4

de Fourierr F{:tiár-:it-¡n (l'2) g se obtiene!

4r,r=-r++ =-r++t

c cJe acuerdo a (Lfg) entoncesr

{Tr,l = i4{r L

por lo tanto:

et., = -k (Ta=Tl)

O:q.A = -lA Ta -T¡ = -UILt Llre

(t 20 I

I La ta$e de flr.l,.i n de celar Q, a tpavás de un árear Ar de

la pLece €*É!

It.atI

SE ohser-va que tantor q como Qr scrn independientes de la

posicibn.

EL concepto cle resistencia tÉrmi cá se involucra si se

real i ra una analog la de la ecuaciÉn lLel.l con la

resistencia e1Éctrica Fol^ la relación:

Di f erencia rje pr.rter¡cielTntensidacj =

Re;¡igtnrncia elHctri*a

Page 28: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

15

luego ¡

q=....IÉR

a

rlmnder R es la re*i,istencia t#rmi ca

ct.]ffro !

1r.22 |

de la Placa H se dpfinP

R: L/t.l ( L23l

1.3. l. cc¡nducción en Placas Planas Paralelas: en la

f iguy.a 4r se nruestran dos PLacas Faralelar¡ I For enalogla

elÉctricar el ca$o 4a 5e denonrina en serie I castr 4b

rersistenciasl Fn Paralerln.

U$enfjm 1a 6¡rilñf:iñn (1.?2)-q PfJr seme.iñnu a c6n la lng rje {)hmr

Fe.r pue+rje apl riar Pfrt^á el r:asr: 4a G?n serie!

c trara el cast] 4b en Faralelos:

o,lor-) - aS =rRr'rot¡l

E a,

o=far ) 3r Rr ' Tort!

Para resolver

Tr -Ta = Tr -Ta

R¡+ Ra l=! * !- l¡A rá

(r..el I

fr.2sl

qrr usñ la

aT rorrr = ..I..!-*1 -. R.+ ReR¡

>tHl :-lL R¿ +R¡

carja ¡^elsistencia indivi dualmenter

Page 29: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

16

oq

@t¡r

40.-Ll

Serlo-_ L2_

n Iu

il{¡rllr ¡a|¡rErAt-AlrA

4b. Porololo

ITWIffi

ruIflMffi

ffi8ffiffiT

€ONTIII{E:Floor ilano potddor.o.S.b.Pottldo

rufonEgrilC ffi, Gr¡filO

¿ff FEnE ]ffi

F¡Ot-rilA +

FEGHA¡tluturbt l¡ü

FIGT RA 4 PLacas planae paralelas.a.Serie.b.Paralelo.

Page 30: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

17

ex Fres i bn { 1.2 3'1.

El circuito En FaPaLelo asume que el fluio de calor es;

unidinrencir¡nal U si las resistencias R2 I R¡ E;t:¡n

rJi. f erenteg Pn m6clo 1;i.9n í f i r:at j vor entnnces será imPoI'tente

terr+¡r- G?n clrentdt c:ie*rtms e*f ect$s hi dirre¡ncionale¡s' Asl Por

er*iernPlc¡rg¡ilaresiqitenciatErnlicadr=lmaterial(3}E!5

nruchr: malJr]r ql¡fr 1e cle+1 mater ial ( ? ) I rtelre f 1u ir algune

cantidacl de energla ern Ia di.recr:i.r5n ascenclenter (en H) I de

Lsr enE|Agta que le eEitá transf iríendo (1) e (?) dando una

variaciÉn de temPeratura diferente a T2 en las áreas

EuPerf iciales {?} c (3}.

1.3. ?. Resistencia de

p I acas en c$n tactor €lrl

epareicsl EtnEll^elmente

rslfiisterncia rje contecto o

I r:s rjr:s m* ter i a l es nrr

interfese querja atr-ePadcr

h vaclm.

Contacto: cuando se usan varlas

la interfase de les tÜI'idosr

uná resistencia denominada

de le interfa$e' Estm ocurre si

se e.jus'l:an exactemente H en la

unH cepa de f l r.l j dmr ait^er l f qu i. dn

La resistencia de contacto es funciÉn PrinciPalnrente de¡

lAugrlsidad superf icial r le Presibn cle contacto de las

superficiesr e1 tipo de fluide g su ternPeratuPe. La

transferencia de calor 5e efec'tr.la Fcrr conducciúnr

Page 31: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

18

trr¡nvección c por Fadiátrión c estos rfiercenismos hacen

cnmple-io el cálcu1o de la resistencia de la ínterfase c

debe buscarse en lo posible tenep un contacto térmico

perfecto¡ trto ElEr las superficies deben Eet^ lo más

pulidas posibles I la presibh de contacto alta. Para

superficies t^ugosae; g ba-jes presiones de enlacer la caida

de te¡nperatura e travÉs de la interfase puede s¡er

importante c no debe iEnorarser considerandose una

resistencia mhs.

Los trabajos emplricos realizados hasta el momento nomuestran una teorla satisfactoria que permita predecir elcomportamiento de las resistencias térmicas de contacto. A

maneFe de informacibn se rruegtra la figura 5r que P|*EBenta

el efecto de la rugogidadr la presión der contacto c la

temperatura de Ia interfaser sobre 1a conductividad

térmica en la nisma interfase,

L. 4. CONDUCTIVIDAD TERI'IICA VARIABLES

La cenductividad tÉrmica de la magoría cfe las sustancias

varia mug rápidamente cc¡n la te¡nperatupá¡ o debido a las

altas diferencias de temperatuFes la conductividad varíe

Eustanc i a lmente,

La forma corrro se afecta la ecuación diferencial parcial de

Page 32: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

'1e

ctu;lvA RffiD o ar'tinq t mrn

g

c

o

E

7

lar*ln p[ rcr

lft¡O il¡ mrIHO pul¡ run

t2D-120 r¡h rsrlFt¡O il¡ mn

lflo pl¡ ranr

roe(¡q*)

[email protected])

r5

rt.9EIT

rt

tird

¡iF¡.*n o h rfrt* tb qct¡hr¡r| $fh¡¡ lI

ñrrDtrr|¡rr ad {¡ülrtI

ttffitiltillTffififfi0cflHtt

ffi[HffT

CC)HTIB{E:

l/brHr¡ dr b Osró¡ctlddd in h t¡Hn

A'lüESrffi W, GrSiltO

Jxrfr FEREA IffiZ

Frot r;rA c

FEGtIA¡]f'oúr¡rür tCt

FIGURA 5 Variables de la Conductividad en la interfaee.

Page 33: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

20

la conducción del calor Po¡^ giErr la conductividad tÉrmica

variabler se plantea retomando la ecuación (ll) '

$f -ll)* *(,.#)- *( ,+)*e =r+ff

Asurniendo que Ia distrihución de temPeratuPes en el sólido

fuese estacionaria c unidimensioanl g quet no interviniese

ningún tipo de generación interna de energíar se reduce la

exFpesión anterior a:

$( *r'r ff,)= o 0¿61

Para resolver la ecuación ( 1.26 ) r s;er debe hacer uso de

expr^esión empírica que relaciona la conductividad trcln

temperature en forma I ineal !

k(Tl = to (r+.6r1 lr.27l

Dende: ,[

es une constanter siendo positiva si kr dercrece

la Tr Eiu valor usuálmente es Pequef,e.

la

la

Page 34: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

? DISEfiO Y CALCULOS DEL BANCO

3. 1 CONSIDERACI{,NEs GENERALES

Fare disefrar el banco de pruelras que permita verificar la

expresión de Fourierr vep ecuación ( 1-2) r set derben tener

en cuenta las suposiciones tratadas al final det numeral

1.? g quel FeFmiten deducir las expresiones (1"19)r (1.?El)

9 ( l.?1 ) r pcrr lo tanto ser trabaja con las hipóte*is

resunirjas así:

Existe un sistema estacionarior ee;to es la tenrperatupár nrj

depende de¡l tier¡por no hag generación ni acumulación cle

energia interna g el sistema Ee considera unidimensional.

La idea central del banco de pruebas es la de tenerr por

medio de una resi.stencia eléctrica una fuente de energía

qur geneFe una tasa de calor unifornre g que Ee transfiera

en une dirección á través de las placas planas o Frobetas

de rjiferrerntes materiales trrrn dos dimensiones fiiasr ancho

g largor !J con variaci.ones en el espelsc¡r^r 1o que permita

deducir pát^e una r,isma área el valor de le constante ct

f actor cle cmn du ct i v i dad t Érm i. ca r H,

Fara pretender obtener una sola dirección se aislan las

Page 35: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

22

pat^edes tf hases rjei un elemento rectangularr construidn con

places Flanas cJe ashersto-ce¡mentor quel abarcará la

persistencia g el serpentinr tal como 1o muestra la figupa

ér permitiendo que eI calop sea extraído PoP el agua del

serpent in.

Tanto en la placa generadora de calorr cctrto €rl la Placa

intercarnbiadorar siEr locaI i zan termocuplas cctnven ienten¡ente

distrihuídasr las cuales pegistran la di ferencia de

temperaturas pat^a una probeta de un deterrninaclo esFesor I

EÍlnmcinndo la cantidacl de celor que extrae el eque de¡

refrigeraciónr sÉl puede dedr¡cir la constante* de

cnnrjuct ivi dad térrni ce.

?.? PLACA GENERADÜRA DE CALOR

Compuesta básicamente poF un alambre HANTHALT (EO7' niquel

c 2A7. crornolr de El.5 mrn, de diá¡netro revestido ctrn un

ai.slante r'¡ de óxido de

magnesior (hasta t?0EtoC) c todo el coniunto recubierte en

un tubo INCOLOYT I1,gr?'L crcrroi ?5r 32 niquel c A4.57-

hierro). EI alamhre KANTHAL tiene una lonsitud de 3.45 m

c uná resistencia de lTtZE (ohmios) está construída Pñrf,

1lüt vmltiosr 7filEl u¡atios de rrotencia g una intensidad de

I 614 emperios'

Page 36: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

23

¡I||| frb

ürhi*olEf¡ -;rrlr Jn'| U

bffi

ffi.hJ|l

fi|ffiiltIffi[mffir

GONTI!ilE:Cortr boclt¡dfrd dd Eqre dc Pruóot

ATIIffirre W, Gr¡ililO

dtr PENEA LffiZ

FIGIL'IIA C

FEGt{A¡}lffin llA

FIGURA 6 Corte longitudinal deL Banco de Pruebas.

Page 37: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

24

IEt con*¡unto de la resistencia Presenta Ie forma de Mr {ver

fieura 7l¡ que permite una distribución nás uniforme del

calmr !:t evi ta el calentamientcr magot^ de deternrinadas

Ec?ná$, Está ernbebída en una place de aluminio (?77. Al ) r

de ?80l mnr Fclr 2EO mrn gr 2I mrr¡ de erspesorr fundida en loE

tel let^r.+s de la universidarj Autónor¡a rrecliante el sistema rJe

troquiller lo que permite un meJor acabado de la suFerficie

rectificada que está en contacto con Ia probeta evitando

puntos que Fresentan resistencias adicionales al conjunto.

Los terrninales de la resistencia están conectados a La

fuente de energia eléctricar no sin antes registrar el

pasio de cclt^F iente g le di f erencia de¡ potencial r ( ver án€!):cl

I ) . La pleca tiene I i bertad rje movimiento dentro de la

ca.ia rJonde g;ei hal lar perrnitiendo colocar Frobetag de

di f erentes El¡;pe€iores,

Fara aislar la placa en su parte posterior se recuhre con

une caFa de concFax l5AA r lana de vidrie g cerrado el

ccrn'juntor una placa de f ibroce¡nento (Eternit ) (v¡rr anexo

á).

La resistencia fue fabricada por el ingeniero Raú1 Héndeu(Colcrmbiana de Resistencias l.

Page 38: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

25

rFHa

I-J hb

IId'ETRIAF|--ffi

I/IÚTA Ff,OütITAL

0 l*r¡

vEüA r¡l|ilx-

CAJA PROTECTORA

,fc'eá rm Oru¡lo¡

lrt lllD n S l0Drnm

I/ISÍA FROITITAL

PLACA

TOnm tlrrn

UE|A I¡1ERAL ISIEITIA

DE ALUMINIO

,o

I

tlftüilt Iffi[mffi

GONTIENE:

Plaoa g.ñ.r€do?o da edor.

A'ffiúre n.', G^¡lrO

.|ff FTREA LffiZ

F!GTL.|iA 7

FEGHAIIICfrTTT IT

FIGIIP"A 7 Placa generadora de Calor.

Page 39: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

26

2,3 PLACA INTERCAHBIADüRA DE CALOR

Es necesaria una fuente s foco frio que Fermita extraer c

nrerdir. el calor del conjunto, El medio ideal Grs un

serpentínr enfriadm cñn água.

Para su disefrn se Hnáliearon los morjelos mostrados en la

f igura Er selerccionanrjo la al ternativa Cr por preeentar en

Frir¡era instanciar más hcmogeneidad de la temperatuFá¡

aclemás de cubrir magor área e refrigerart 1o cual implica

rnágor^ eficiencia en la extracción del calor,

En la construcción del serFentín se utilizó tubería de

cobre f lexible de l'3o (1r27 cm) de diámetro g l4trO rrm de

longitud- Al igual que la resistenciar el serpentín está

en¡berbido en una placa de alurrinio de 2O0l mm. u 4O mm .

de

espesor fundida en cnquillar (ver figura 9).

Las termocupLeg der las dos places están ulricadas a 1'4n

{ár3mm}r de la suFerficie en contacto con la Proheta g ein

la parte poEteri.or sel Fecuhri.tl con una cápá de conc¡^áx

15OO c una place de asbesto cernento.

At suministrar una cantidad de calor a una sustanciar g;e

obt iene un aumento de temperatuFár A Tr I stet Puede

relacionar mediante la ecuación :

Page 40: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

27

bütALTERiIATIVA

L-1-40 m

büALTEFNAITVA

L-1.32 m

FtEFÍtlATF#NO FIIAITFrc C/I|.HTETCflJENIE

AI.TERNATIVAL-1.4O m

filrülilt Iffi[ffiffiI

GONTIENE:lloddor dr Scr¡rnth¡r

flfIw$fnG W, GAÍIO

Jff PENEA IffiZ

Ftot irA I

FEGt{A¡lloúrtn 15

FIGITRA 8 Modelos de Serpentines.

Page 41: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

28

fr¡ |¡ üt

tt.

üüI¡h¡-hr0n

ISOMETR¡A

40 t5c)

ffi-- Sdqr2OOrnm

hFfl¡r

Fls ó dmlü $r*d !00 tmt

\,|ETA FETIilOiLATENAL

ililffilIffi[Hffi

€ONTIr{E:Flooo htroornblodoro d¡ Gdor.

AI'Iffitr ffi, Grqflro

Iff FMA LCEZ

FIOL.|iA ¡

FEG}lAlloúriln llt

FIGIIRA 9 Placa IntercanbLadora de CaLor.

Page 42: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

29

O.9 ,9 ¡r l2.tldon der !

Qr es el f lujo de caLor en t^f ó J\s.

frt, f lu-io másico de le sustancia en Kgm\s,

ATr diferencia de temperatupes en gradc¡s centigrados

c qJ calor específíco en J\Kgm oC. o hl, seg\kgm. oH.a,

Por lm tantor si l+r sustancia eis eguar H FEr colncan

termÉn¡srtros a la entrada g sal ida del serpentín sólo Ée

nr*cesitaría cc¡noceF el fIr¡,io másico paFa deterrrinar el

flutjn rje¡ celor quc? scr extrae. El flu.io nrásicr¡ Ee

de*termina Enn la aguda de la relación.

Densidad rle masa;P=

donde eI flu..lio voluntario se determina usando una cuF¡eta

graduada g un cronónretro.

Al tor¡ar las lecturas de la temperature a la entrada c

sal i da del aguar s;E debe tener un sistema erstahle o

estacímnaríor verificando que 1a diferencia de temperatura

¡;eá cnnstante.

Feapn constru ír la FLace intercamhiedora s;e fabricó un

serpentín con tuhos de cobre unidos FoF cndos de cnbre de

1\2 pulg. x g0l gradr.rs. Luego se virtió aluminio funrlirJo

om

o+

E

en

'-¡-++.,...4r4----.

'i! U"".ni.'j',j i'¡i .t:lt'¡'it, li'iii:-' ¡.h i',' J.,;.i.,. :l'ir i'...;'.

Page 43: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

30

uná coquilla donrje pFPviamente s¡r hahia instaledr:r el

serrpentínr pe¡ n la temFeratura de vaciado del alumi.nin

ft46 gradas centigracfos)r penetró las uniones sc¡lrlades de

lcls tubos g coclos destrugendo el serrpentín al obstruír la

tu ber i a.

Posteriormente se construgó el serpentin en tubo flexible

de cobre 1o que permitió eliminar los codos g por supuesto

la soldadura de platar per¡^o debido e la fatiga del

material. en los dnbltcetsr eI alunrinio obstrugó de nuevo la

tu her í a.

Fi.nalmente se optó pnr reel i¡:ar el s¡rrpentin en tubería de

cohre f Lex i hte g ric? acnFl ó ein una Placa de alumin io

f undicla en lc¡s tal leres de la universidad Autónr¡ma H á la

cual =iEr le grabó Eln beJo relieve la f igura del serPentín

merdiante una fresadora. Para evitar cámaras de aire'entre

el serpentín c l,a Flaca de alurninio se fundió plomo g s;e

serLló la unidad.

El serpentín así construído Fermite un voldrmen de agua de

Lt77 * to-t m! {ór25 x to-l Ft! ) para una sección

efect iva .

transverrsal rje tr?á * 10-t rt !, un área de Transfepencia de

cal.or rle 0lr05á m2.

Page 44: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

3t

En g;u disefio adernás de g;u forma geomltrica 5e tuve en

cuenta quel pudiera evecuat^ ein calor generado en I'a

rs*sistencia elActricar tomanrjo el caso mAs criticm de

suministro de energiar e¡sto els ein forrra continua g Pát^e

una díferencia en lns tetrmünretros de entrada c seLide del

eguá nc¡ mrnor de 4 grados centigr,ades se tiene!

P = IV = É.5 Amp x 12El Voltios = 78O urattios

t?' Cp. ¡ T

q\Cp. a T

78O r¡att ios\418El ur. Eeg . 40 c

ÍlñrE---

= El, A4ó,63 kgm\seg

f= 3'rS tr = ?J. E4áá5 Ksm\seg

9?7.55 kgm\mr

€r.'f ¡67 6 x 10J *t \ =*g .

46.7h ml\ses.

La capacidad del serpentín es de t.lZxtA-' rt 1tr7

q=oJII =

om=

om

c

c$=a$=

si

ml)r inplica que una partícula de agua demora en el cas;o

más crítico 3.8 seg, Ern r ecorreir 1.4O m entre la entrada g

la salida de la placar o sErár a una velocidad de El.368

m\seg. evaluada con reHnolds como un fluio en la

tensiciónr p€rFrrritiendo evacuar adecuadarrente el calor.

Para cualquier otro valor rfielncrr de potencia g aumento en

Page 45: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

1a difereneia de temperaturas

pclr 1o tano será la velocidad

permite me-iorar el proceso.

32

f lu'io másico será rr¡enor c

recorrido del agua lo que

el

de

?.4 CAJA AISLADA

P.+ra efectuar los experimentr:s ser debe user un rneterr j.el

que evite la transmisión rje calor á los exter:ioresr pnl- lo

tentor la ca.i a que cgntiene las pLacas frí.a H caliente se

cnnstruHó con placas rje asbesto-cemento (Eternit)r cladas

Eus caracteristicas c su alte registencia a las altas

temperatuFáEr (3AA oCl Ver anexo ?.

En las figuras lCI c 11r se muegtran las dimensiones de la

caja g detalles de construcción. Para gu ensamble ser usó

un adhesivo Siuper CrgI TH-3ó (ver anexo 3) r que, presenta

al ta resistencia a al tas tenrperaturas !J nr: Fs inf lamabler

aclemásr entre I es pl aces pl anas qu¡* son ai sl entesr EEr

ref orzó t:rJn lana de viclrio I iviana tipo Al^l (FiberGlass) r

la cual resiste ternrpe*raturf,s hasta de 538 oC,

4).

(ver anexo

la zona de pruebas se usó con capa de Concrax tsOO de

mm, de esFesorr luego tiene dos láminas de aslresto de

rrm. de espesor cada unar c completando el espacio

En

ro

4.8

Page 46: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

33

tg

m

1

fr{

ffi¡Gt0tn

l5rrÉrd0Ú1PLANTA GENERAL

t[ltffilIffiEmffi

CIONT|r{E:CA.rA AIS-ADA.P!^ñITA Y CORTE

Gtqr4Alloo

afiffifilC Ell, Grl|rO

.tffi FE ICEZ

F|OL'FA IO

FEEHA$hIrür lC0l

FIGURA 10 Caja alslada.Planta y Gorte.

Page 47: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

34

I|rt

bo

GtsDrm

r l/Ho

ffiIE IRAü61ENSAI

Iflo t ñnlrút l¡¡F

Errmlfil

VISTA GENERALInm

IIIIffifrmEmffi

GGDXIIENE:

CA'A AII¡DAEORTE Y YITITA G{ERA-l|(l¡B^llco

^|TUEIff FENET LffiZ

FroLriA ll

FEGHAlII¡úrrlr lü

FIGURA 11 Caja aislada.Corte y viata generaL.

Page 48: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

35

hasta I legar e la place de f ihrocemer¡to (Eternit ) sEr

cclocó una caPa de lana de vidrio,

El aislanriento ger calculó asumiendo el área más critica

esto esr en la Placa caliente como si el calor generado se

transmitiese a la Pared hasta I'legar a la Placa de f ibro

cemento, con aHude de la figura tor ÉGr Plantea la si

guiente ecuación :

9-=8,= r tt;ttt-t -R L¡ ¡ !r* !t

l,A rra'l¡A

A:;umiendo T¡ = 3mA oC g T2 = 24 oC

H¡ ='El' 8tr t¡l\ltr 'K

Kr= E'ZEI r¡\rn cK

K¡= O' tr5 u\m cK

-aA = Et,BEl2 x tr.ZCI m = t¡ x lEl ln2

-3 2. Et.El@ x @.2@ m =! x lEl m corntr

al ter^nat iva.

l, = e5pesr:r concrex

Lz= esPe¡st:r asbestr: lámina

[-r= e+spesor de lene cle vidri.o

Tenemos z / n= o'3685 mlt/wA

Page 49: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

36

Lm que inrplica R=9?l 'H\ur r:l menog

Anal i =endo 1n trans:f erencia de calar desde e¡l Punto

vista eLéctrico.

ER=3L = 3oo-24oc =o.t53o ol.fao ZgOr

Pc¡r lo tantor adtn sin cansi derar la Pared de f i brocemente

el aislan¡iento FroPue¡sttr es; suficiente. Sinembargor al

h¿rcer los Fr irneros laborator ios se detectó una Bérdi da

apreciable de calorr ESF€lcialrnente con los materiales que

Éc¡n huenos aislantesr le que implicó aBrEEeP una ceFá de

icopor cle 7 rnm H l¡ne pared rnás de f ibrocemento rJe 4 rr¡r]tr

{ver fiHura t?),

?" 5 CA.IA DH CONTROLES

La toma de dato= exige el u5¡1 de instrumentos erlectrónicos

corro un amPel^ ímetror un vol t irnetror un control de

tenrperatuFár un selector de temPeratuFas I un indicador

dieitat de ten¡peratura. La f igura 13 rruestra la caia que

egt^upa les elementos nombrados g además incorPora un

pi lr:to ( indicador lurninoso) r quE! ve¡rif ica el Páso de

energía al sistemar un sistema de encendido (on-off) de

torto et cnn.juntor Ftrl la Parte central se muestra un

di egrema i lustrando les conexioneE rje las termocuplas Perá

gr¡ia rJel c]ptráY'ir:¡ g Fn La parte inferior PElñmite almaceneP

Page 50: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

37

nt

l,-lCORTE IRAl.lSl/ERSAt

cffirE Ls{gruüilALIfr rt tilr

PI¡OAS DE

F|ER(NBFIlO

¡0

PLC rffi

flfffi[mEmffi

GCINTICi{E:CA.rA AIS-ADA.ADfC|OI'| DE IC#OR

EDAIT

A'Iffiüc w, G $rorff Ftr LffiZ

Frot ria 12

E0HAlh-rÜrr tU

FIGIIRA 12 Caja atelada.Adición de lcopor.

Page 51: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

38

mrn

uSrA tmfln

rsnffitm

t$

ts

rEo

t!o

gqs¡mruEilE@

-S ffiry-EE-ry'\+ o- ,+ '

- -i-- -l-ql|r - rrt

__J

qDPSrerf

ilJIililI IffiEmffr

€ONTIENE:GqF dr Ccntrofr¡

A'IffiS

.If,TE FEREA LffiZ

Fteu¡lA lt

FEG}IA¡X*ún ltlt

FIGURA 13 GaJa de Controles.

Page 52: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

39

las probetes

del equipo.

Para le construcción

visual del operarior

eri la torna de datosr

pruehas u comodidad

fuente de energía g de

de*l sistema se tiene en cuenta la

sr¡ movilidadr facilidacl g precisión

seguridad en el manejo del banco de

en el transporte del equipo a una

agua.

c les elementns propios para eI manten irriento

?.ó CONTROL DEL FUUJO DEL A6UA

Para determiner el. fLu.jo másico del áHURr exigídn en las

ecr.recimnes (?.1) u (?.?)r-Ee tiene un sistema cclrtm e;e

muestra en I'a f igura 14, ecoFlarJo á la ral ide clet

se+rpentínr el cual permite nredi.ante la l lave de pañct

regular ef flu'jc¡ volunrÉtrico H gerantiea quer el serrpentin

permanelzca inundado evitando espacios con aire qu€? no

pe+pmi ten una buerna transf erencie de calor. En la misma

f igura 14r se rnuestra el tubo de bronce que protege lns

termómetpos¡ los cualers r^egistran la temperatura del agua

al entrar c :ial ir del serpentin.

T - t"''-'', UfrÍ"ri'Jlü..:J l!Ji f:!...-rJ

i.' ;"'l.'. '¡ ¡

?.7 SISiTEHA DE PRESTON

Page 53: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

40

ül-l ,J!*'L|bPtF|l-t

FROTECTOR OETERMOMETRO "[

,fEil lioilcE

fl hnnrü¡

sr dfr¡. bruto-rtt

tlhtp drdrl rr¡

T

-

|-ü¡u? haffiL-!g-l

r[ffitffiilJIflilIDI

mImffi

CgNTIENEi

Control drl fuJo modoo dd oguo

AttfoE&.reffitcr$üIIAE FEREA tffiZ

FIOURA I'

FEGllAfffrnDr leü

FIGIRA 14 Control del fluJo násico del agua.

Page 54: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

4t

En le figura 15 Ee indica el sistema de presión necesario

pera un buen contacto dr: las placas contra las Probetas

re¡rjuciendo el factor que se presenta en la resistencia de

la interfase n de contacto.

AL t--r:mpar{¡rl^ t^c?siuLtarjos eHpElFimentales tlajr¡ Ias misrnas

cnndicir:negi sin el sisteme cJe Presión Éi€l note une

diferencia entre 40 oC H 5B oC entre las terrnncuplas de le

place generaclope !f ta place:intercanrhiadora rfiálfor si $Er

realiza con el sistema ds* presiÉn,

Su funcionamiento es; mug sencil,lo c consiste en un tubo

que lleva una tuerca incrustada que aI girar resFecto á un

tornitlo produce un dersplazamiento lineal hacia adelante o

atrás presionando o aflo..|ando las Placas respectivamente,

Page 55: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

42

cdhrrldo o lc cofi

rrr-p- 1)ffiÜpbrf?

IIJIilflI Iffi[mHt

BONTIr{E:Sl¡trms dt prrdon d¡ lol Frobetc¡

flfimsfmc W, cr!¡iltO

üTE FENEA LE

FIEURA IO

FEGl{A¡}t¡*rülr ilc

FIGTRA 15 Sistena de presión de las probetas.

Page 56: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

3 PRI,JF.RAS EN PL.ACAS PLANA5

3,I. CflNEiTANTES Y FT}RI"IULAS

AI eiveluar la

detre anal i zar

Fruebas por el

c sifr plantea Ia

conductividad térmica ein una

el sistema cc:mo sfi! constrr¡gó

cual Ee hal la reprelsentado en

ercurací ón de FüURIER así iTr -Tr

R ol. + R.iñtrf. + R.probclo+ Rinhrf.+ R.o!

L rlzlol A

generadorar

I resistenciac.A

L2

hrAresistencia

probeta se

eI hanco de

1a figura 1ór

l3.t I

le interfase'

la proheta.

q =.ü- =

=R

Dnnrje:

R al t

e

resi.=tencia rjeL ¡rl uminin pl.eca

i ntercamb i adora'

i nterf.

Frobeta

Ncr sel uge la exFresiónr lÍr fector de transfsrrencia de

caLar pg¡r convecciónr ga que Elxigite Gln 1a interfase

luqares o esrracic¡s crJn aire pt¡^tr tarnhi.Én exiEten zmnási

dernrje los mate¡*¡;lrir6 hecen ufi buen rnntacto Prese*ntán rjose

l,a transf ererncie rje eelmr pnr conrJucci ónr pop lr:' tentn el

Page 57: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

44

un LrfzC.6rm Amm

q- 41/z¡

R ol. R otss R probeto R ols R ol.il rz

ANALOGNA ELECTRICA

Int¡rüor¡

[ trflfffltmImffi

CIONT|EltlE:

f4rr ¡cdq! trb fl ¡rE f pfl

rutmsfnc W, Gr$tO

Iffi PENEA LH

FIOL¡;IA IT

lEGllArllctr*r fü

FIGIIRA 16 Esquena y analogla eléctrica del banco de pruebae.

Page 58: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

45

factorr Cr Fep¡espnta en general un valor PaPa los mecanisrros.

Dersperjandn l.a i.ncognitar kxt feetr¡r de conductividad For

cc¡nrhrccirin de la prohete s;e'r:¡htiene:

Lr( 5.21

A.( Tr-Td Lr 2

-chcDgnde i

A = áree de Etr E@ mt Fc¡r @t!:@ mt = E!. E4 mtl

L,= Elspegor = I po¡ á'5 rr¡trr = 13 rrm = El .Ol3 m

q = caLor ganarlo pot el. -gua = ,i . Cp. AT

RteempláEendcl:

lr

' ( 3.31

rf, g(t-rc) 14 e

Fsit"r expresi. ón permi te ceL cu Lar real rnente el f actor cle

rr:nductivirlacl H r+e nelcesita¡'ía conocel Ft^eviEmente Ins

f actmres k al" g Cr f actnr de cmnducti virjad del elr.lminin H

cans'tante cle las interf assEl t.ersp€tct ivamente.

P¿rr^a e} factor kr del alumrnrE se consrderan lrrs factores

que Harlel*ar tiene en eI apendice C-?r pagr 7ü4 c Ée

cornplementan FoF interpolación. Se tienen en cuenta Irus

factoreE del aluminio puro ga que las pLacas fueron

cons'l:ru ídas ccln elum j.nio de* perf i lesr 9s7. de Al c los

datr¡s .npárqrren conÉignadr:s en la .tabla l.

L,.='t- oollr.-tl - ool3 - I

Page 59: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

46

TABLA I Conductividad tér-mica del aluminig pu¡^o {9F7") "

Temperatura oC Factor k (u¡ln¡ oKl

E75

r m?J

t?5150t?mFl3mft

'¿Et?-

:l€15?oá:TFIE

?1r.?15??f;t

Lms valsrees de C san expl icarjos poste+riormente,

tJtras constentes g f órmulas usadas strn!

f= der¡Eidarl del agua = 997155 ks/rfitt

Cp = calor esp€tcifico del .aguá a presión constante =

4. 18CI uJ - seg/kgrr oK, datos estos que se tornaron a 3O oC

segfin eI apendice E-? de Karlekarr r¡ag 7á8.

En el flu,jn volunrÉtr ico a flu-io másico s;Er hace la

cr:nverrsi ón c$n:

m=.t l12

en ml/seE donrJe t2 es el tiempn e¡n segundos que

tarda un volurnen t #s determinado Ft^eviamenter en ¡^e¡ctrt^Fer

c EEr debe multiplicar For:

¿6 II x t0 *hl'."o* 997'55 kgm\ml pár^a obter¡er kgm\seE.r

El control ins'talado en el tablero ¡^grgu la el sur¡in is tro

Page 60: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

del

la

en

47

enet^gie medi.ante Ia sefiel que une termocupla situada Fn

placa ge¡neradora de caLor le suminis trar Por ltr tanto

cualquier prueba se tiene:nZ v.-ttr

a i=l'Gl.c =

-I;-ge que el vol'ka,isrr V

tantes sF t i. e*nel:

enr

c la intensidad ¡d Pe}.frránecen CÉngi

q eI.ec

n<.vAetl

E --FEE-

+j2rJon cler t ¡ er; er I t i rirmPo rea L

en que sE suministra ener{f ia rjurante un tiernPc¡

predeterminarJo, t3 r lo cual se convierte en una frac ción

de energia que realmente se aForta.

L¿rs pérd i das o acu¡Íru L ac i ones de ca l or Ée elires;en por la

di'Fere*ncia erntre el calor g;unrini.strado silectrican¡ente c

eI calor evacuarJo p$t^ el agrrñr Én *rsitas pÉrdídas se tienen

r*n cuelnte var:ic¡s espr¡ctms ficlmc¡ melas lectr¡ras¡ f ugas cJe

calor al exterior. evnr--uecJo pnt^ el aguf," En srstas

pÉrcl írJns q;Fr t:ienen G:n cuenta verios agFeictos cc¡mn nralas

1e+cturas' f ugas de caLmr 'eL exter- ir:r"

Al ef ectuar las pruebas en materiales sól iclos rígidosr

Page 61: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

48

le resistenci a cJer 1a interf ese o de contactm Prr:srnnte uná

cr.:nsiclerable* nposición al peso rJel calor mientres que trn

nurteriales nrási rjrlcti les,r blanclos g aislanteg set hace

derspreciable esta res¡istencia g Pc:r lo tanto no debe

te+nerse eln cuenta. Para hallar el valar der C qucl se

involucra en esta re¡sistencia 5e reáli¡ó la ecuaciÉn de

FfrURIER a lcrs resu I tados se sbtuvieron Ios datos

ctrnrignados en la tabla ?.

TABLA ? Valore=s del f¿rctor C exFerirrs?ntales

T*mperratu ra o(: Factmr C l,rr\n2 tit I

7A

1 Ero

1f5

15@

32á,4

3?4. 5

373,9

346.5

Este factor a Fesár de ser calcuLado Fara las dos Places

des alumin io H pclr lo tanto no sc¡p el mismr¡ que puede

existir entre una probeta g la placa de aluminio se asurne

en lr:s cáIcr¡los por ser exFerimenta]mernte Io más cet.cáno á

rl i cho ve I nr que se pu p.rde ha I l ar .

3. ? HFTODOI.-fifiIA NE LOS 1-ABf¡RATORIñS

Page 62: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

49

3. ?. I Prepareci ón der Prabsrtas.

Para mhterner GrHtrErFimerntalrnentr* lms datos necesnrios que

evaluen el factor de cr:nrjur:tivicJarl kr 5e elaboraron

pr.nhe¡tes de sei.s meteri*1.** difere*ntes con dos; climtn.;i.r:nes

cfef iniclas I Elr ?CI mpor t?B nt ver^ tabla 3" CarJa prnt¡ete se

trata de llevar a temperaturas de 75nCrr lOEl oC, 125 oC c

154 oC obteniendo así un laboratorio por Frnbeta. Este

pr-ocedimi¡rnto sgr reF¡i t tres vecesr 1o que irnpl ica 12

pruebas pal^a cada probeta g los datos se consignan en un

formato comn el mostrada por la figura t7.

Dado el €t^án nCrrnero de Fruehas EEr t^eializaron dos preg¡^amas

en lengua;ie Rasic peFa conrputadorr urlo cle el los con:;idera

el f ectnr Cr eqite eis en las prnbetas de plásti co

re*f r.lru ador vi. dr in cL.ern -q A-ghe-.;tr:-cementnr ¡rl ntrr:

pro€¡^áme eEiufTr€] c=o FHl^a las prohetas restantes

TABLA 3 Materiales g dernsi.dedes de probetas

l'later i a L Sirnb, EsFesormm

Densi d,Kgrn\r,

Lana de vidrio LV 15

Asbesto Larnina A ,.rtraoAsbesto Grafit, AG '

Asbesto Cemento FCPlástico refor. PR

Vidrio Claro V

-38 34t 3

1940t9@,tr'

lBaa1300

?4AA

q,-El,á

5-á2-5

3-ó

Page 63: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

50

omilrffil ufrE¡tfrnAAI,'TOIilA E GqOBIIE

Fru¡r¡ tl hr;hh ffi ErpO|tln

- tttttr F¡¡lrs:

-L-ür¡&flnlr*rrrtG s\,I

oEI

Í

$

Itl¡II

;ltl

i?

l! 'Eti

I

leTÉ fi

TItrnf¡hl T2bffii

I 7 I I 2 3

(DIEVAqOG¡

mmffitffimffffitImffi[ffiImffi

eONTIEI{EIFcnroüo I pcr¡ dob .rp.r|ltütdr

ArfmffiffiGr$üüEmLnt',

FIC*JRA 17

E0ll¡l|oúrrütr lE

FIqnA 17 Formato I para datos experirentaLeg.

Page 64: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

51

3.2.2 Procedimiento en el IaboratorÍo

Para efectuar cada prueba se debe lirnpiar cuidadosamente

les Flecas de aluminir: g la prnbetar procedienrJo a

preinsarla nrediante el tc¡rnillc¡ de Presión g cubriencle el

cr:njuntm con la tapa clel hancn,

Se prcrce*rje R vÉlpificer que I'e'Fuente der energíe estÉ H llA

VACr serlecci.on{afr¡c}s con la pnpri l la clel cnntrmJ. 75 oCo c Fe

puede ence¡ncler el erquipn. Abrinrns la l lave de Pastr del

banco de pruebas antes de af¡r'ir al 747. la llave de páso de

las tanques perrni'l:iendo inundar eI serPentin. Luego 5e

lLeva Ia llave de los tanques a un 5Af de su operación c

con la del banco Ee realiza el reaiuste necesarior tal

Elurr la di f erencia de lercturas en los termómetros tcra

constante sin qu€¡ Fxceda lE cC ni Eea rnennr a 4 graclc¡s

celntr'ígradost 1o cual garantii:e un flu.in pn esitarln

trnnsi tnr:ir.r.

Sri Lo cuandn el sir*terna estÉ estehl.e s;,e ppocede e f nmar

I.ectures H estr: se 1r:gre cuendo c*l cmntrr:I e¡;¡tehiIiza les

te*mperatilrás Eln L+r pl.aca gernelradOre de celorr los

ternrómetro$ :indiquen lecturas constantesr o sea¡ 5i La

temperatura nc¡ camhia resFecto al tiemFor lo cual Fuede

tardar e-.ntre :A c 45 minutos despuÉs de encerndida el

equiFor dependiendo de1 tipo de material de la probeta.

Page 65: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

52

En la merJición cje*l'Fluio volumÉtrico se pealizan varias

pruebas pr:,F seF esta la lecture más $ensitrle der todas g 5E

reali¡a un pr.ornedio, Igualnrer¡te Para las lecturas de las

termocuplas se hace un Prgmerdio a cada una de las Placas

de alumin:io,

El. prccedimientt: se repite par^a ternperaturfrE rJe lEtEt cCr tt5

tf 15?J oC, si .Las pv'uhe¡tas ln permi'ten r ua que For

e.iemplo para eL vi rjr i o ne deh¡e I lrpv*rEe e máq; de l30oCr el

ashestn-cenrentr.l hasta lBA o{: H Ferá le lana de

vi.cfirir:¡ rje ?S mrr F{*r pt.ttjo tnmar datr.rs snl.o tBEl oC, PnF s;u

b¡u¡¡na cal icJarJ cc:rfr¿r aislante.

3.3 RESULTADOS DE LüS LABORATORIüS

A cont inuaci ón EiEt presentan

eHF€¡r imentaleg ordenados pr¡t^

eEFesEr. (ver tabla 4).

Ios datos c t.eE uItados

el tipo de material !, el

3.3, I Lana de Vidric¡ Ref ! TFtn

Este mats¡r'ia1 vir.+ner Ern 1áminas rJe+ varies de*nsir:Jarjes

re+rr:¡menrjadas pñr,a equ iFo$i que ope?t^en hasta 45FJ oF (?3?

'C) , Estreci f í cada For el f ahri cente* c{f,rrrm aiElante tÉrmi co

psal^R suFer f i cies plenas de ductr¡s rje caLef acci ónr tanques

Page 66: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

53

H r?quipms i.nrjr¡eitri,ales"

Dene;:i d,acl

Cmnrjuct ivi darJ tÉrmi. ca

34. ?B l'isn \ml

A,434 hl\m oH

Nota: Cuando erste material Éea util izado corrro Prot¡etar 5u

eJuste entre placas derbe ser moderado g no reducir eI

espesor de esta¡ Ha quer e¡ntre magor sea 5u dernsidad meinot-

será Eu poder aiglante. EE ppoducido por FIBERGLASS. Nü

debe aret^carsB a la cat.a g rnanipular con guantes.

3,3":I Ashnstn lámine 'EiHPCfl SBA'

Ester nrateriel elg fahricedr.r egF¡tcielnrs*nte perá Fr-oducción

der rje ermpaqueE; rler ss?1]|¿rrnic*nto par'á ErsflJErr aíre H algunns

gatesr con tenrFeraturás haete rje 4afi tC.

SEPCO tanrbi Én prsduce di f erenteg cal i dades Fá¡^a toda¡i las

necesidadesr por lo tanto es rrrug comÉtn en nuestro rnedio

industrial.

Densi dad 1840 Ksm\m! --

3. 3. 3 Asbesto Graf i. tado, Asberi t V 15,

Fahr i carjm en e$hesitcl H caucho ut i I i zado norrna lmente pára

errrpaques de sel lamientr¡ de* vápEt^ saturado, de aguR

caliente o friar -ErlpoFtandn temPeratt¡ras hasta cle ?BE oC-

Page 67: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

54

(3g0 oFl s presionÉEi de 15 Kef \.*t - (?@0 pc;il

E=te rr¡aFcá H nraterr ial eE mug ut i t :i u ado en nuestro medio

indusstr iel r IJa que se f atrr i ce en dí f erenteg; cal i darjers'

Dens i clarl = 19mn Hgm\rf

3, 3,4 Asbesto-cemento (Eternit).

Placas planas Froducidas PoF Eternit Pacífico S.A. Pat^a

el sector de la construcción en divisiones g cielorrastrs,

De acuerdo al f abri cante pue¡de resist ir hasta 3EtCIt oC en

exposición prolongadar p€rt^o de acuerdo a Pruehas

realiraadas EEr Eugiere nr¡ lleverla a más de 19CI 'C' Hs

incmmbust i ble.

Denqi derj = l fiElEl Kgm\ml

Cnnductivídarj (Fahricante--) = Elr43 u\m oC

3.3.5 Plást i ca ref orzado

Resu t tado de Ia adi ci ón de P¿rlatal 51-?á C U solr¡ci ón de

parafina al 57. en srstit^eno¡

Et Palatal eg una resina de visco=;i dad rnerjia bastante

estable al caLr:r nr¡ pt.egentando inestahilidad en 5u forma.

Page 68: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

55-

Ser usa para recubrir t¿*nques g tuberias que contengan

arfit:¡iacor água industrial (no potahle) r soluciones sal, inas

nglutrasir t^eÉfiduos cJe clorurosr VáFc¡I c prorJuctr:s

al:inren'hicios.

Densi rJarj = tSElEl Hgm\ml

Prncluricln trmr^ PRflDt.rQtJIt'IICA nH OCCIDENTF LTDA"

3"3.á Viclrim cIarr.:

Sr: principal apLicaciÉn está en eL sector de 1a

construcción espEtcíficamente en ven'tanag g se tiene rje¡ntro

des las pruebas comcr un material de confrontación.

Densi dacJ = i;.4Fl@ Ngm\nl

Conductividad = Et/6 rrr\nr oK (Karlekar e-Erndice D-?)

Ver Toblo. 4'

3" 4 GRAFIil-AS DH COND{.JCTIVIDAD HXPHRII"IENTAI.-FS

De aeuerc{o fi Ia {:ahl.a 4 g;f* r F:al i Earr las gráf i ces que He

nruc*stran en las f i.gures lBt l9' ?El' ?L r 22 c ?3".Se* rJerjucer

pere Los nrateriale:i trliperimentados.

LANA DE VIDRIO: Su' cunrluctividad desciende entre los BEt oC

c rsa oc de o,15 r¡r\r, oH a o.11 r¡¡\m oH c asciende a

Page 69: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

56

TAA|.-A 4 Reisun¡pn de los ei¡:Perimentns

l...etrgretr.:rpin Es;pesnrlf¡m,

Pru*-haNr¡,

Terrper . Cmn du rt i. v.of 'Iérmi ca

u\n, oK

0t Lv E?l

AÍr LV E;t?

ur3 r._v ?J?3

0;J4

@17

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t5 85i

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0. 18041

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@.1599

B. 181?

a, 151ó

e. t734

a. r6qn

?1.1599

15

t5

MI L.V

B1 A

?B

0.8

B.g

a3 A Elt9 EI. B

Page 70: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

57

üon't inuaci ún Tahl.c 4.

Leborator in Espesormffl

PruebaNo,

Tempera Conduct.o C térrni ca

r¡\r¡ o K

e! r A6 FJ25

E? A6 a?.6

O3 AG AT7

al FC Ctü7

mi-f Fc fiüls

a3 FC m20t

1"{5

1.á

1.6.

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[email protected]

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[email protected]

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I

3

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t

2

3.

I

7.

ó

3

I

?

3

Ial FC 614

Page 71: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

58

Continuación tat¡la 4

Laborator io Espe+sormm

FruebaNo

Termperat. Conduct.oC tÉrmicau¡\nr o6

A? FC EJISI

m:T FC Fll{q

A1 PR ffHt

0;i PR oB5

0;5 PR A'i8

AJ. PR EM4

M:T PR fiMá

FJ3 PR OJ 1. F]

6

h

5

5

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125. 3

15Ct.6

76

I. I.9

77

1 FJflJ" á

1;13. 3

75

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lEtl. á

1?5. á

B3

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a" 83?9

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a.1éBá2

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Et.1É1?A

Er. 23? I I

Et. 1 761 ?

I . 1?940J

Et.qTssá

Ft. ??lElsit

8,59á014

T, PI;]SRPJ

CI. BóÉóó

a.85399

Page 72: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

59

finntinr.leci.tln tahla 4

[-ahmretnrr im Espeg;c¡rmm

Prue*haNn,

Tenrper. tor¡duct.o¡ térmicau\m oK

@1 V A0É

0? v 403

03 v o13

Ett v ?t0tB

0l? v PlL 1

03 v Etl,J

9?. á

112

g?

113

7A

1ü3

t27

77.h

9B

74.6

IE0

1?4,3

81 .6

104. ó

1t9, 6

a.88648

1.5@35@

a, 61 4?1

a.q@5il,?'

r . á?á10

1. á5{543

1.73?t l.

@.7n?n3

n. $744e

a.7n4c)6

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6.7é3@l

a. h6461

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1. ?4537

É

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3

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3

Page 73: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

ó

MATERIAbLANA OE VIDBIOhfr m¡lr rftrx'

rI

tzl¡l

flIFt¡otFo*zoIt

oo+

r0 rfo rú ts tao tto tco

TEMF'IRATIJF'A E'{ OC

flltffi[frflHfiMEMHr

GCINTIEHE:

hrú¡sür|dd tÍnhE d¡ lo lcrc da úü0.

AI'TtrErre üZ C ¡ftOüff FEEA I.E

FtoLriA ft

FEiEtlAll*rür lt

FIGURA 18 Conductividad térnica de la l_ar¡a de vidrLo.

Page 74: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

6L

MATE;IIAK

ASBESTO LAMINA

+

56üIE

3uE3aE

¡0 flo ts

TEMPEFIATU¡IA EN I

ilftffitfiüilHttffi[mffi

GONTIE}{E:

Ccoúrslfulfi ttn$o dd óEtc lclfte.

Alnffidilc ilt Grgtto

Jff FERET Iffi

FIEL'RA ID

FECHAúloffii lll

FIqnA 19 Conductivtdad térnica de1 asbesto lámir¡a.

Page 75: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

62

MATERIAK

AsBE8[O GARTADO

T

56itÉ

3,6fC¡

Í

c0 flo t50

TEMPEFTATL'FTA

Ito

EN OC

g Nc rvducr

rfiffiflrtilffiiltffi00flil1t

MEMHT

GgNTIE}{E=

Ceildwlluldod ta¡leo úd údD gl!ftü.

AI'TORESfnC WZ CISilO

dxE FEnEA tffiZ

FIEUiIA ¡O

FEGt{Aúloúrün lüt

FIGIRA 20 Conductividad térnica del asbesto grafLtado.

Page 76: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

63

MATERIALI

Affiro-Gürro (mr)Uttlhür0ft rrfnJ(

{F

J-¡l

ÍIEAoutro

zo(,

1.0

qe

OD

qrc

qlo

olo

q.$

ú ú fú tfo ttO 1t0 t{o fro

TEMPEFIATIJFIA EN b

WffiTilflffififfif[ffi[mm

GCINI|EIIE:h*¡cüti&d bnrk¡ fl oüo¡te-onneirb

flnmlfnc WZ c nnO

Jff M LffiZ

FIOU¡IA 21

FE0llAtllcúrrfr {et

FIGURA 2L Conductividad térnica del asbesto cenento.

Page 77: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

64

r.ro J

MATERIAbFLAST|SO iEFOiZAOGt

{

J-ltl

ÉIFAottro

-oo

t.0

o¡o

o.D

o70

oto

o.s

o¡o

I.'IEffi

oJo

o.D

o.to

LAE OPROOILE OIFRO4I

ülrn u¡ olFtffi

to $ r0 ||o rn ts tao

TEMPERATIJF'A Et\| OC

uE 0|Fn00+

ilfffifitrfiHfiffiEmffi

CEINTIENE:

h¡d¡¡rüddd lrrrrb d ¡brlÉ¡ nfotrds.

At¡tErnc ffi, G $fOIff FENEA LffiZ

FroLriA 22

FEO{A¡ll*ilr lfl

FIGIIRA 22 Conductividad térnica del plástico reforzado.

Page 78: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

6s

MATEIIIAb

vroRto trLARofltH.tl rfh.l

o llo rdlrIÉt} r.m6

ilIE r.zo

AÉu5 r-oDC¡

6C'

o.7!

0.llt

ilfIfrffifi0fflilttffiEMHT

CICINTIr{E:

Ocndwür,lüd trnúeo d¡l vldrlo doru.

AlfroEBrnC ffi, GA¡rrO

üff PENEA LffiZ

F|OL.|RA g¡

FEGIIA¡lls*nI¡ llü

FIGURA 23 Conductividad térnica del vidrio cl-aro.

Page 79: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

66

ten¡per-rtuPas rrláHnres. Los

uná desviaci ón re¡ipecto al

de 3. ? veceE K=El. I 1 \nr oH

dato$ exp€rrimentales muestran

factor dado por el fabricante

AEiBESTü L.Al"lINA: Presenta ascendencia en el factor

ccrnductividarl O. lá u¡\m oH,

ASBEÍ]TO GRAFITADT.I: Tíene* tenrjencia. e rji sminuir erl f actnr

ck* cnnrjuctivi rjarJr Hr a nrerji.rja que aunrnrnta la temPeratura.

K = Ql.?Elw\m oH" Pc¡r tene+r erafitct Fl.f cr:nrjurtivicJed

res;pectr¡ a I Asit¡estr: [-.;lm i na f*si nrag$r "

ASBESTO CEI{ENTIIl (Eternit ) ! l"luestpa erñenrjencia a rnedida

que eurrenta la 'herrrperature. Respecto al val¿lF dado Por e=l

fabricante Fresenta una desviación de 1.?B

veces H=0,55 r$\m oK¡

FI-ASTIC0 RHFüRZAD0; 5u conductividad de*ciencle a n¡edi.da

qu¡* eurnente latenrFeratura. Existe una nrarceda diferencia

entrs¡ la plece dm '.il rnrr H ln de 5 rnrn detrido al sistema

manuñL cle'Fahricaniónr ñ lesi clife*rencias cle mezclas en Fugi

'E{}mpmnF-rntes cladr¡ quf: las prr:betas fmercrn hechas cle

rJi.f err+rrrtps rr:rIed,es. 5ie+ af+[¡rltr-r H,=El;:l5r¡l\rn oK,

UIDRI0 CLARfJ: Su ás;cenclenci.a eln la conrjuctivid¡rd a medi.rja

que aunre¡nta 1a tenrperatura E's notoria en al.gunas Prr¡ehas.

Page 80: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

67

Cn í n r:: i cJe cnn I os datne;

f ectnr de tr*ns'f er+pnc:ie

ú.7ü r¡r\rn oH.

É?n r:nfi tpacjns

cle+ re l or pt:t^

€!n l ibrns"

r:onrjucci ón r

ElN

con

Eiu

H=

Page 81: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

I ND I CAC I ONES {:(.JHPI-.EI"IHNTAR I AS

4.I 6UIA DE LAFORATORIO

C1;¡n eL f in de tener un docunrento €uía para la elahs¡ración

de ppácticas en el laboratorio se Presenta el giguiente

docunrenl.:o acorde con las caracteristicas del banco g la

teoria que e¡e tiene en el contenido Programá de 1a

un iversi dad.

4,l. I Prif',¡era Farte

4. 1, 1. I üb.jet i vn: ÍJeterrniner exPerinrentelnrente la

cmncluctivirJacl tÉrmica (H) r rln rJi f erent€rsi nrfitet^iales

4. f ,?, I Tenría: Le conrjucci.ón es, uno de lr:g; rrrecáni.srnas

de trensr¡isi rin cle cal.or eln 1os cutrPc¡$ s5ó 1 i clos oFacos

desrje una uonfr des rlrauor temPeratura a uná dr¡ menor

tenrper,atllFáEr clebido a la vibración de las msleculag o Pc:r-

el arrastre de los electrones.

Si sEr logra crea¡* un ambiente en uná Placa Flana Pára

el sistenra Eea establer nÍl er:ista generación

acumulac:irin interna cle energíar la temPeretura estÉ

que

ni

F!n

Page 82: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

69

función der una coordenada g Eeá canstante con el tiempr¡r

entonce=s =ie Fuede con=;i clerar que la ecuací ón de F{tl'.JRIER

ríge la raFidr*i: clel Flu"jo de Calor po¡^ ccnducción:

Q=q.1.=- rlT¿-Ti) A

L

Dmn dn* :

A = Flr.l..i m de Calnr G?n ur (u;¡tt),

A = Are*e trxnsverrsial aI f lu,.i o *¡n rÍt?

q = Flu-.io tÉrmico en u¡\rna

[q = Constante de conductivirjarJ en u¡\nr oK

T I C T2 = TenrPeratuPa en oC

L = Espestrr cle la Frobeta o material en nr,

(ver figura f4)

4 " '"-?. ?. 3 Equ í p*¡ :

Prcrhetas

Crmn ónretrc¡si

Vasr: no mpnot^ a SQlfil rnl.

Un par de guanters de ashersto

Agua

Enerq¡ia a t1A vac.

Bancs de Fruebas

(ol.

ti r -l

Page 83: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

70

ruffififfififfi[mffi

COiltlGlrl|!ilqrrno - rrl¡.phla ¡lm.

anffirnc ill ef¡iO{ff FftA ISEZ

Ftc.fFA s

FEGItú¡ll*rln ll

FIGIIRA 24 Esquena de una placa plana.

Page 84: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

7l

4.1.1,4 Prnceclimie¡nto: [-a f igura ?5 mustra un.+ sec¡:ión

del banca d¡¡ Fruebas. Se i dent i f i can: A. Placa cal iente+-

Resistencia elÉctrÍca aFortadora de .*for al sistema, B

proheta o nrater:ial de elnsaHo. C. Laca fría-gerpe¡ntin

e¡:tractor de calor-.

*Cnlocar la prol¡ete entre la placa fría c la pLeca

cal ieente pt^crgimnancln adecuadamente Fara evi tar al nráximo

cámaras rje air-e. Desrru*s d*r cÉFt^ar eI conJ unl:n graclfr** el

enntrr:1 e 1e ternperatura que r¡c+ rjesee hacer erl exFet^irnr*ntm.

.FFncier¡rja eJ. sistema nn sin antes verif ícnr qu€r sel conercta

a IlEl vac.

*Abra la llave de Faso # I Far¿¡ inundar el serpentín

dif r:rencia de termFeratut^as en los termómetros entre 4

c 1B oC.

*De.je un tiempn trapa estabílii:ar e} sistema H tcme los

cletns rje ten¡FeratllFás¡ veltaJer intensiclad de c$l^rienter

flu.ir: cle egue.

4"1,t"5 'lnfrlrnre

4.1.1.5"1 5i. la ecuar:ión generel de ganancia de caler cJel

c

oc

Page 85: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

72 !r

.t|rtL r*¡¡¡lllllplt

hllbS'

ml¡tIto u lB

['

NEffiM

GOñlflEñEc

t¡c¡l¡n lr¡cc dr puúc..

/ItffifreffiGlfrc"rmmrffi

F|4.'|r tD

ffifftfffirlt

FIGURA 25 Secclón banco de pruebas.

Page 86: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

73

,rgr.rá vittne dada Pclr:

e = Cp, fi, af- (b)

Donde:

A = Flujo de caLor en u,.

fi = plujo másico derl agua en Hgr¡\seg,

AT= Difers¡ncia de ternPeratuFas en oC entre la entrada g la

saI i da clel agua'

C¡r= Cal.nr Ég'períf i cn de+I ágtlá e Presi.rln cg¡nstantg¡ tn ur'

seq\l{-c¡rr" oH" CÉmr:r relaci6¡;¡nla {:cn l,e ecrración {a) Páre

ahtenc*r la cmnducti.virjarj tÉrmice' l{?

4,1,1.5.? Crr¿tlÉ$ Étrn las vapiablers que Pueden afertar el

v;rlor rje Ia contluctividadr H?

4, 1. 1.5.3 CrSn¡o varía la condur:tividad aI aumentar 1a

ten¡peratura en un nretal Furo g en un aislante tÉrmi co?

parque?.

4. 1. t ,5.4 Defina le resi$tencia tÉrmice de¡ 1a Pleca

enaL i;rarle H cónro seríe esta si 5F tiene una conductiv:icl'nd

tÉrmica ba'ja""

Page 87: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

74

4. 1,1,5,5 Si la frrnción lineaL en¡píri.ca:

K (T) = Ho. (1 + A T) (c)

reprt+sr+ntn 1n vari.ación rje l'( resperctm e 1a temPeratltra en

donde:

Ko = Conductividad tÉr.mica á una temperatura de referencia

I Cl .

3 = Ceeficiente por temperatura de la conductividad

tÉrmicar eE una constánte g su valer usualmente és

Fs¡quefro. Cnnro se rePresenta graf i camente la ecuaci ón

( c ) I cüno obtsrner J9 ?

4.1.1.5"á Si s€il tiener un materi.el aiÉlante térrnir:rr que ncl

rc*sir;ta tenrperaturasi rreHr:t.G?É e 45 of'¡ cómr¡ Pr¡dr"íe

nhtenerse La condur:tividad tÉrmi ca Hon ¡rL hanco rje Prue-has

si la placa Benerarjmra se hall.a a lAA oC?.\

4. 1,1,5.7 CaIculo la conductividad tÉrmica de la Prsl¡erte

4- 1. 1.5. g Expr-ese Los f ¿tctores de error'

4, 1.1.5"9 Puede detectarse con el banco de Pruetlasr

que le cc¡nrjuctivid*rcl tÉrmica Kr ErF ullá f'unción de La

Page 88: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

75

temFeratura?

ffi=f(T)

4. 1. 1 " 5. 1A DÉ conclu$iÉnes, observaciones C gráf i cas

(Analmr.líe eLÉctrica). L¡3g; datcrs PuHfJen Fer con5ignadps e*n

I a eráf j. ca mm-*tredn r*r¡ la f i gure ?'6.

4. 1. ? .$eBrtncla Parte

4, I.,;f ,I Oh.jeti.vn: Dr*termi.nar txPe¡^imentalnrentn la

conductividad tÉr.nricar Hr rje una F laca planar collr¡cienrjo

la cc¡nduct ivi dad de otra que sE hal la en seie (Dos Placas

sr*guidas)"

4,1,É.t Infcrme

4" 1.3,?. L CaIcr.rlrir la concluctívidad tÉrmica de 1a Praherta

dms.

4,, I .:;J,;t";i E¡rpr+lse J.ns f *ctmres+ de errnv'.

4" 1.:r.?.3 DÉ coflclul;ionesr r:bsi€lPvaciones c gráf :lces;.

(Arralm{¡ia el4ctr-i ca) .

4.}. RECOI'IENDATI{INEEi

4,É. I Teni.endo en cuenta eI alto costo g 1o delicadn del

Page 89: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

76

omnH urElilIAtlfrufl¡trÉffilEirrrrl¡ÉbH

cll¡-.|D¡EII

Matdd: Jss' ¡lrr

LáF-Lr¡r*rro€ sItItIigIIIl

;lÍf

Ítlf:

'Fli'

I

left fi

n'h¡úr

T2hffi

I 7 I I 2 3

wn|ilmfrtrffi[ffifiNIH.H

CO¡ilTl|stEr

Fcmctc 2 gtv- r|ltc ogtfn¡t¡lr*

A'IEfflrc,"Glsmtrmtttl

FIe*'iA 1N

lEf rlthül lt

FIGlnA 26 Foroato 2 para datoe experLnentalee.

Page 90: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

equ:ipcl tanto e1Ér:trico col¡rc¡ electrónico del tahlero

cnntrol¡r=; se t^ectrrriend,a equiFarlo ctrn un estahilizador

veltaje e 1ltr voltios.

4.1. ? La f uente de sumini:¡tro deI agua derbe

frnicanrente 1a de los tanques erlevados PaFa garantirar

c,*t.ldal constante g Permanenterr lo cual no se consigue

el sunrin:lstro rjel ecuerjucto local ,

4" ?,3 El L¡anco de pruehas nr.: cJerbe selt^ qieFaradm del

tahlern cler cnntrolesr sin antes clesconeictar lns cahles3 del

f l.uidm el.Éctrico }J laE tprrnr:ruFlasr reial i lancjr.r este

6Fc+rac:irJn Fref eríblemente cjel tnhlero de control. 5i er5

ns*cesari.o haCer rpparaciones ern las PlaCes de aluminj.r:

cclocar l;.rs ternrocuplas en las mismas Posiciones en que se

hal lan,

+.?..4 En cacla práctica dirigida a los estudiantes debe

estar una Fe'rsclne calificade¡ coordinandt: las activiclarJes

prclgremedas,

4" ?" 5 Nm. reral i zar Fruebas cuandn eritÉn f unci mn*nrjr.:

máquines acJHacerntpt .al hanco de Pruebas qu6r rePresn'lnte*n

v,i*ri*arímne¡s en el rnnÉilfi¡o cle enerHr'.a. Hs recr.:menrjahle que

e*l eqr.¡ipo se instale' er¡ une ztrna

donde no haga mucho cclnsurrrc de energía pgr Parte rje ntras

77

cle

de

5er

un

cfJn

Page 91: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

78

F I enr*rn tnsi,

4" ?.á Con el. f in de sumini.str^ar un ser-vicim eh¡ier.tr.r a 1e

comunirJacl FrG? detren real izar v¿rrias Fruebas fion otrn=

rrateriales U evaluar basadr¡s en una conrParaciún resPectc¡ e

e5oei nreterialers"

4"",7 Al ef ectuar pruebas ver i f i car Fr^evian¡ente quÉ

tenperatura resiste el material. c aI te¡^n¡inar la práctirar

retirar la prgbet"r del equiFo,

4. ?.H .$egrln Loc; e¡rpfrt^inrelntos r¡.ral iEados cc]n dif era*nte*s

mnterial***i sG.l $lrgie're quf? tn La evLaucirin de nraterriales

nrr+tál icers ( cr:nductcrres térnricns) r sG? ef ectuén lms

Fxpr3r irnentms e'n un t i. po de bancm rje pruehas dande* el

f ac'tor f ,actnr rjer superf i cie nr¡ af e¡cte los cál cu losr gá que

e$te esi rrrug incierto para las conductores.

4. 3 I4ANUAL PARA I',IANTENII'IIENTü PREVENTIVO

4.3. 1 Sanco de operaciones

En f nrma perrnanesnte sel debe revisar eI egtardo deI

pr?r:r.lhrimi entcl de Emncy.áH el cual debe eetar sin

f i.suras c¡ gr ietas sign i f i cati,vas que pe¡-mi tan evacuaci ón

derL celnr,

Page 92: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

79

5j. las fi.sr¡ras cl f,rietas Fcltl rel.ativametnte pequnfíasr

podrán ser resanadas c$n REPEL-X un Proclucto refractarío

de rrruH buena adherenciar también fabricarjo Pcr¡^ ERECf¡S de

l"ledel I í n.

Ncrmalmente el laboratorio de fundición mantiene en

existencias tanto el concrex 1.:iEB corno el RerpeL-X É sie

puedsr con*egu ir direr:tamente con el AlmacÉn Edu,*rdn

Arangnv. r distribuirJr:r de estcls; materieles.

4,3" ÍJ Placa generacJmra de cel nr

En cag;cl de que est¡¡

con CONCRAX 1.548 'Frcpr¡r^c i rin de* 158

CfiNfiRAX.

Ln misirrro que Ia anteriorr

superf icie dsr trahaio ccln

el. f'actor rje suFerficie

Tamb i Én f+f;r rjebe rev i sar

sucedar la Faretd podrá qier Fecontruida

Ft^elFflt^anrJm una rne¡cla con agua en une

tr " t:, cl:r ngr¡ a pmt^ cada k i l ngranrn de

Antes de* iniciar cac{a práctica de labc¡ra'torio

rr*vi.s,nr c fll;e{Rr las superficitrsi der traha-.i m.

4,3.3 PIcace intercan¡biadc¡ra de cclLor

d++he*n

debe pe¡manecrr Iímpia la

el f in de ev:i tar aL ter,acieners en

ufu (Resistencia de contactct).

€rn fornra peirmanenter pos'ible*s

Page 93: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

80

fuEas de agua pcr' Las uniones o acoFles de la tubería de

cobre eI intercarnbiaclor C en cástr de Prelsentapse 5e rJeben

hacer lms a.iustes resFectivns que normalmente consistirá

en .sJustes rje racores'

4,,3, ¡+ TahI err.r de rnntrr:lers'

Cr:mr: mantenimientn perrranclnte se recfJrrriencle erl eserm Eln 5u

parte externe g Ern su partr* i nte*rne si el equ i Pn Éc?

desr:onercta eléctr:ican¡enter gf, que Pg}r estar cemPuesta rje

eLems¡ntos Erléctricos H electrónicos su mantenimiento snlo

ser* r+=,al i zada PtrF PEll :;oneI esFecial i:¿ ado,

Page 94: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

CONCLUSIf)NES

t El labaratorio de transferencia de calor Perrniter Fclr

rnedio de la exFerinrentación la aplicación prár:ti.ca de Los

conceptos teór i cosr aclqu ir i dos Fr:F el es'hudiante'

? El rJir'eño L¡ cnnstv-t.lccj.ón rjel Labnretmricr rePpesr+ntá

parñ lns autclrers r.rn;-+ rpxFr?ri.eincie eltemente posiii,r*o Há

que tiiei aclqr.li.rie+rnn fienncimientns prácticos H scr eplit--Rl mn

1 r.rs cmr¡r:++trtss lJa,acjqu ir i clrrs eurrentanrjr¡r los cn i ter ios Pat^a

l"a tmma de rj¡:rcisiones en el campo Frof esional.

3 El laboratorio tE un elemento didácti co 9 de

investigación rrug {tti I que cgr¡plementa la f ormación rle

futuros pr-e'f'esionales egre,sados de la Univerrsidad Autónoma

de Occide*nte, Este apürte reprersenta un gt^an orguLlo para

los au'borers.

4 Btsarjns en Jn+ latrr:¡ratnrims3 reral.izednqi se* rledr.lce que el

factmr rJ** transtf;rrencia cJ¡¡ calr¡r por cnnclucc.:'ión r?n pLncas

Fl enesl Sól i. clas -L.f r¡pñcásr k r G?Fr l.rnclr f unri ón der La

termpera'tura pcrrá c¡rda nrater:lal.

Page 95: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

82

á' P¡rre l,*ter:i,rLes nisLanteE H quf+ sR def'nrmsrn eilá"itic¡nrerlte

finn tr¡.*J as preÉ i one+s s]e puercjs+ cr¡nF i derrar quE! nm G*5

rr*prclrielntat i vc¡ 1a rersistencia rje contectr: o f ar:tor de

superficie.

6 EI lat¡orator io permi te ver i f i car que el f actcrr de

trar¡sf erencia de calor por csnducci ón nc¡ es une cont,ante

aunque si es una caracteristica para cada material'

7 Sin tener una cuantificación rrrulJ r+¡:acta sobre el valor

d¡p1 fa*tor rje la resistenci.a rje¡ cc¡¡rtncto se puede aPrarciar

clrrc? ¡+*tÉ. ,*f r+ctacfn pot^ la presi ón *nntr-e les Placag;r s*l

efir-1h¡rcJffi $uFF..IFf icial ;:ntre +el l;rs¡ H I.es trrmhe=tas H Fmr le

termrreratura.

Page 96: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

83

FIBI.-IOGRAFTA

I

l{ARL-E}{ARr F " V }.r DESPIOFjDT r. rr' Trensf erencie cje Ca I'or r

HÉx i cm, Interenren i. cana S, A. f qF5 . 7q4 P,

f{REITHT F. c BLACHT W.Z. La Transrnisión del Calor'Espafia' Alharnbrar S'A' f 993. 344 P,

l"lARt{Sr Lionel SimeÉrr. l'lanual del Ingen iero l"lecán i co.Flé¡ricor Unión Tipoeráfica Hispanoamer-icana. 19á8. 3

OSISIKT 1"'1. Necati. Transferencia de Ca1or" l"lc Graur HillrL-at i n$¿rrrr€lr i cena t tQ79 r 54É p.

Page 97: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

84

AND(O I. DIAGRAIIA EECNrcO DEL SISTEMA.

ML5HrcADfi S.EgIfi

CONTROL

tr

ilffir$nrGmOm¡¡c)

frrcfnó oütEt.

D 1ffin¡3rflco r mE9At

¡

r¡frffilIffi[mffir

GONIItENE:

AIE (o l. Dlo¡luno droüloo dd J¡tmp

arrmsfre W, G liliO

Iffi FTNEA IffiZ

FIOURA ¡'

FEGHA¡llqlmlr lfü

FIGIIRA 27 Anexo l.Diagrama eLéctrico del slste'na.

Page 98: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

85

ANEXO ? CARACTERISTI CAS DEL ASEESTO CEI"IEN'TO( Eternit )

Ut i t i z¡¡cJe e*n lárninas FLanas pare la censtr-ucci ón ds'l I tranccl

de pruehasi FrJr s3u resístencia al calor.

Es+ :incmmhusti blte cJe ecuenrjm á Las nc¡rrnes DIN 41fl? H c{:}mfl

eisJ.enter r:urrE, le cr:¡n Les nnr rras f)IN :¡74 que trata rje+ La

retsis-*tr*nfli.t e l*.-qi he*l.ad;rsi H aL calmr" Hq3te Prnductn Fs;

fabricarjm F¡crr Eterrrit Pecificm S,A'

De*nsi dacJ = 1EEA kgm\rn3

tcrnrjuctivicjad rsegr-ln f abricante = ú'37 kcal\m. h. 'C t4.43

ur\n oC) Res3ig'hencia aI celor Prolongado haste 180 t.

Page 99: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

86'

ANHX('3cARAcl-FRIsTIfiASDH|.-$IJPERCRYLTI"|-3ó

Fegante a base de acr'íl.icos resistentes a terrPe*ratuPas de

hasta 3trtr oC t=oPorta la hurnerjad grasas g aceites' Ss¡ usa

eil t a f abr-icación de en¡Paquetacluras en aluminio g cartón

de asb¡estor enrPaquetaruas de ¡notnrr caia de transn¡isiÉn H

ex hostos.

ljs+ns i. dad = 1 ImF khm\ml

Ti.emFn rje secadn entre 5 H L?J rni.nutr:s

No *rs tri¡l:icn ní :inf lnnrehler nit di lt.lHe en figl.trl

.5r,1 pr.rr*clel nFL icar dire*ctamente a las suPerf icies fr:rmenrJc:

una cí{rre dr.:lg,arja g Frensando por 5 nrint¡tosr luego se deia

¡^q!trüg;ar FEr- E4 horas, Es Pporjucido Ptrr Adhesivas SiuFer-

Crcl clel Valle.

Page 100: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

8i

ANFXO 4 CAFACTERI$TII]AS DE I-.A I-ANA DH VIT}RI¡:I AW"

f"leterial ¿rislante r.ecmrns:nrjedr: pepá oPeFar 538 oC. .$u

f ;rbricante Fiber Gless lo sunrinistra en rnl lo5' g láminas

con hlsitrFsor de unÁ Pulgada- Usado PrinciPalmente Én

hc¡r-nosr alentadores g estufas,

Dens i rj.rd = 17 r 3l Kgm\ml

Ccrnductividar-J = E r tr35 t¡¡\m 'K tFabricante)

Page 101: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

88

ANFXfl 5 ELET,IENTfiS DEL TAFLHRL.I DE CT]NTROL.ES

Ccrntrnl. qle te+mper-etul^ái Referencia CA3-4elO ,f"

Cnntrn'[eclnr- .;tná].r:go rjtr tc*mPf;?rature cc]n apl icación {+n

hmrnr:r5r pFfJu6¡gÍtfi tÉrnri.cnsr fnllf lAgr ertc' I ¡;Bñ iln ¡^angn Cle

ternFeratur.;.d5 €¡ntrÉ.? E oC H 4VIEI oC con unñ pprgcisión del

?qY". esente un indi.r:adop rje suministrc: de Pc¡tencier

clic*clmr lurniniso de clersviaciúnr ¿riustes de Ia banda banda

propot^ctiorral g perilla de aiuste deL Punto de ontrol.

TernFeratura de r:peración entr-e 5 c 45 oC.

Pr.oter:ción cle Eohrevoltaie hasta ??A VAC

Pr-otecc:id¡n rte ruPtura del termoPar: irldicar:ión de

snbrer'"ln9o H reL É rjet+act ivarJm' Fabr i cerjo H get^ant i sadm Fot^

Fiincrón L.tde"

Sr*lectmt* rje temperatilrag: Referencie 4Bl fi l"farca

Rmt5enrngnt rje f *hr i caci ón err:trenierra. Permi te seleccionar

una ternr*cupla cuelqu iera Pat^a 1o cual r tG! dehe oPrimir eI

trot ón requer i do. Al accicrna¡ dos interruPteres

simultáneamente Ia lectura quE! e¡e obtiene

un prnrnedia de ellos,

Irrdi cador de temperatura i Ref erencia l"lL3. Indi ca Por

pental la dieital 1a lectura de ternPeratura que

5U

5€!

Page 102: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

89

EeLeccic:¡l8.

TemFeratura de oPeraciÉn entre 5 U 45 oC

Hur¡edacl reletive eEntre El c AAY. RH

Prmter:ción de sohrevolteir* hasta 2?O VAC

Prruter:r:i rin cle ruFtura rJErL ternrmper !

scltrc*rango,

Lectura

Vc¡ttírnetrn: fion--trr.lídn rjr+ hierr-n mrivil. Retfev-encia A-'9á

con t^angcl entre El g 15El vcll'tiosr consurrto en'tre I g 5 VA'

El :i d¿rdo pcat^fl evi tar carrrPoÉ m{agnÉt i cc¡s g rnasas; de h ierro

prúximasr siobrecarga hasta lBB voltios. Fabricante Siemen5'.

Anrperirnetrn: TambiÉn construide Pc:t^ la Siemens en hierro

móvi 1 r

Re.ferencia A-96 cnn rángtr entre A c ?5 amPerims c

srlhrenerga haste 5El anrperins. Consumc: entre ftr3 g un VA.

Ing;ensi h¡Le e cflITrpn$i, n¡R9nét i rr¡s !J e rrrañeq; d*e trierro

prnr imn"

Interruptor rje crJpl^i.erntt+ {¡N-{FF; Pernrite el Pfisr: cJer La

cmrriente al hanco rje pruef¡as ir¡rjicándose Por la sefial

lumintrsa deI pi.loto.

T{iermocuplagl La uniÉn de dos alamt¡res de diferente

nraterial r gGtnElpá en Eus extrerngs I ibres Una tensión

Page 103: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

90

propffrfii.onal a 1a dj f'ersrncia de

un i ón de Éstruli; H sus Élx tre*nrss

dernonriner termepar o termocupla.

en Hierro-Cortt,ttantan tipo J¡ con

mi n ivol. t ias\ oC Po¡ cada SEl 'C'

Flan€g der otrer"qcidrr erntre --Ím6 "C

e$ el ne*eat i.vm ( Con*talrtar¡ ) !J e+l

{ H'ierrm } "

tempeiratut^as entrm la

libresr a esto síEl le

Construidos por Eiincrpn

sensibi L idad de A.855

g T5Et 'C, El color roio

colmr hlancm el Fr.rsiti.vn

Page 104: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

9l

ANEXÍI á Cf'NCFI:-:T{' RFFRAfiTAFIf]

El CT.INCRAX f SmA rE - un concretm rr=f ractar ia uti I izado Psr.a

el. revestimiento en la ÍÍlna rje ofreraci.ón del hanco de

prueih¡es por su rc¡sisterncia al calor. l"láxima temPeratura de

sE¡lvicit¡g de 1540 oC.

Dengidad = lrB5€r\cc

Agua rje preParació¡r = 15O cc. \ kgm,

Nmdelheágr-Rgal^seágLleErn€?HcGSEc¡!JéstadeEbeserlimpiag

fr-ía" Apt ir.:ar ínmerJi.etanrente rjespués de PreParedn' EL

f reqr.l¡-rclcl (]r.jurr.G? +ntpe 4 g 5 hnras H sólr: rJesFuÉs de lt$

h¡;¡ras pued++ 1;pr expu*rsto al cal.nr Lentamente a rarñn de 5B

t po* hr¡ra.

Page 105: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

9"

ilEro t. ?RoGnApA $lg!¡9. ¡llctulEllD tl colsrAllrE c

to cL320 REñ T PROGRA¡IA D€ CONDIJCIIV¡DAD TER'I¡CA PLACA PI.A¡IIA SEI{CILLA '30 rr¿rur 'LAAORATORIO NrrlrERO '¡Llllao lNPur -nArERlaL:tO fa¡Puf -ESPESOR D€ LA PFOEETA Ettl ..60 ¡T¡PUÍ 'FFUEEA Iü'NERO

'r ñ3trE-rllz

70 rdPuf -LA TEITPEPATURA T6 E8 "163O tNruT -LA IEñPERAITTRA f7 E9 'tll

90 TNPUT 'LA TEnPEPATTTRA tA E3 -¡Tlloo tNPuf 'LA T€IIPEFATURA Tt E3 -rTllro tr¡ruf 'LA ierPERAtUP.A T2 E3 -rT2t2o rr¡Fuf 'LA fEllFER^rrrRA t3 E3

"r3t3o TNPUT 'EL Vq-TAJE E9 'r9¡ao rr¡Puf 'EL A|IPER J€ EA -tAtso tNPUf .EL IIE}IPO OE ST'N¡N¡SIFO DE EI{EROIA .,¡T¡tGo txPuT -E|. flElrPo TOTAI- SISTE¡IA ESTABL€ -rtfzI7O ¡ilruf -TE}TPERATT'RA DEL A6IJ'I A LA EI{ÍRADA'

"TEreo tNPuf -TEñPERATURA DEI- A6trl A LA SALIDA 'rT8190 tr,Puf -EL vfr-l¡'lE¡{ DEL Adrrl '¡w2OO rNPUf 'T¡EñPO DE VACTADO D€L AGlr

"tr32to TPt-(r6+17+Tert?Z2O t?2-(ft.t?+l?rr?4 l? TPI<3O TIrEN 27O?!tO lF tPr<tOS OR TP!-)9O TI{EN 29Ofu t¡ TPt<r3o m fPl-)los rltgr 29ozEo lÍ fPl>.¡3O Tl€¡l 3OO27O K&-2ft!trC'326. at EOTO 3lOn

'úAL'a]O6tC-3ita. 5160T0 3lO

29O KAL-2Oa¡C'373.9¡GofO 3tO3OO r^|.'2llrc-3a6.53tO ñ-(1 r.. ooolJol.1n?.33t,ffg32O DÍA-TS-TE33O OHzO-rrllEOrDTA3aO oELEC- (Vr A.lt lr ttlzSto PERTOELEC-OI|,IO36/0 PORC' (PERTOEL€C) r IOO37O DT-TPI-TP23eO Dt-(.Oa.Dlrt@lin39O D2-.O¡3,KA-aoo D3-Oato L2'ErIOOOazo Kl-L?,taDr-D2-D3,a3O CLSTLGATE 3

'IO¡PRINT 'PARA lt{A PROBETA D€ 't ]la

aao LeATE a rlotPR¡ilf 'CO¡tl ltl ESPeSOR E r¡E¡¡r'aso LOCATE 5 rtO¡Ffilill -EN CL EIFERIIIE¡{TO 'frlza6O LOCATE 6 rlOtPRltlt 'DEt- LABORATOR¡O -f|.il¡a7o LocArE a ;torPRlNT -SU Gf¡ilnCf¡V¡D D TERI|ICA Xr E8 'r¡klt-,rr.,r:a9o LocATE ro;torPRrxT 'cqr UNA IEñPERATURA EX l-^ REEISTENC¡A D€ 'ltPlt'9'a9o LocATE ¡r;torPRtNf -Y Eil EL SEFP€NTlil DE t¡¡7¿2¡'C'5OO LOCATE t2,tO¡PRtNT 'FLUJO ñASlCOr.rDE 'fñt-|<gr/sre-sto LocATE t3;tOrPRlNf 'DIFEFENCIA DE TEñPERATURAS ElÚ EL AGIJ¡ r¡!lll-G'52O LOCAIE l¡trlo¡PRtllT -EL CáLOR EVACUADO Pn EL S€FPENTlfl -lOrZOt-!-53O LI¡GATE ts;tOrFR¡Nr -EL CALOR GENEFADO Eltl LA FESIBTEI{CIA '¡OELE¡'y'gao LocAT€ l6;ro¡PRTNT -cox PEFDTDAS D€ 'lPEll-u'55O LOCATE ¡?rfO¡FRrNf -ESTO ES l¡l '¡pffi¡'l'gÉO LOCATE terlOttNruT 'DESEA CALCIJLAR OrR PFIJEBA ? l6lil, 'rJa57O CLBr lF ¡¡-'5' OR J3-'r' flrEx 61053O LOCATE ZO, tO¡ ¡t{PUf -DESEA CALCULAR OTRO LAaORAToRIO ? (Srll, 'r¡¡59O CL6¡ lF Lr-'S- OR Lt-'¡' TlrEll 30COO EIÚD

Page 106: Laboratorio de transferencia de calor - UAO

95

üEro 8. Pnf¡GRlülA Ell-!!!!g. ErcLuYEilm u cotlsr^lllE c

¡O GLA20 REñ T Í¡ROGRAñA DE CÍ'¡|DUCT¡VIDAD TER'IICA PLACA PLA¡IA SENCILLA '30 t¡tPUT 'l.A8oR^foRlo llltrERo ¡rLNa.O INPUT -ñATERIAI.!O TNPUT -ESPESOR D€ LA PFOEEÍA Ell ¡¡ -¡E60 TNPUT 'PRUEBA ¡II,'ñERO -'XI70 lf{Puf '1¡ IE1PERAruRA 16 ES

"16go tNPu¡ 'LA TEiPERATURA T7 Ea "1790 rNruT 'LA IETTPERATURA ?9 ES 'rr3

too INPUT 'LA TEiPERAfURA Tl ES '¡ft'tro ¡NPUrLA IEITPEFATURA T2 ES 'tf2¡2O tNPUf 'LA IEñPERATTTRA ¡3 E3

"T3l3o titPt¡T 'EL VÍLTAJE ES 'ruI'O TNPUT 'EL AñPERAJE E8 '¡Atso ¡t{PuT 'EL rrE}rPO DE SlJfl¡N¡STRO DE ENERBIA ¡rfTl160 TÍ{PUT 'EL T¡EI.IPO Toffl. AISTE}IA ESTABL€ 'Iffzt7O T¡{PUÍ -TETIPERATURA DEL AOU'I A LA ENTRADA ¡¡IEtAO T¡{PUÍ 'T€ñPERATURA DEL AdJA A LA SALIDA 'II3¡9O t¡rlPuT 'EL vOLurEN OEL AGIrA 'rW2OO tilPUf 'TrE¡rPO D€ VACr^DO DEL Aotll¡ .,Tr32lo TFI-(f6+17+Íelt3Zi2O ÍPi¡- al l+12+f 3r t?25Xt lf lPt<eo fi€rl 270AO lF TP¡<IOS C TPI')AO THEÚ zaOn 17 TPI<t3o ü TPt-)lOS Tl€rr 2tO21ú lÍ TPI)-I3O TllE¡tl 3OO27O R *-Zq!tr C-326. at GorO 3lOÁl KAL-2O6¡ C-32¡0. 5¡ GOÍO 3lOetO KAL-2O8¡C-373.9r6O1'D 3lO3OO KAL-2!l¡C-3a6.5tlo }l- (wr. ooolJl,l.gg7. s'r rl f?t2O DTA-TS-TE330 oltilo-ñea¡SfrrDTA3ao o€LEc-(vrl.fTlr tfTz35o PgR-oELEC-O{2O360 PORC¡ (PERIOELEC, I tOO?7O DT-l?r-1"123Eo Dl-(.OarDfrtoHzo39O D2-.ot3lKAl|OO D?-2tCtlO L2-ErloOOam |Ér+2rrDr-D2-D3,a3O CLSTLOCATE 3

'IO¡PRINT 'PARA Ul{A PROB€TA D€

'r ñf

'tñaaaO LCAI€ { ¡lOrPRIl{T 'Cl¡¡{ l¡l ESPESOR DE

"Et'..'asO LOCATE 5 ¡lOrPRlilT 'E1{ EL EIPEF¡ñENTO -rt|ta6o LOCATE 6 ,IOIPR¡NT 'DEL LAaOFATORIO 'r|.¡{la7o LocATE A ;IO¡PRTNT .SU COrr¡DUCr¡VtDAD TEFñICA X¡ E5

"rlr¡errK'aAO LÍ'CATE tO, lOrPRtNl 'CO¡tl lJl¡A TEITPERATUF.A EN LA RESISTENCIA DE rrlP¡r¡C'a9O L(rcAÍE ttrto¡FRtÍ{r 'V EN EL SERFENTIN DE ¡tT}t'2t'C-5OO LftCAlE lzrlO¡PRINT 'fLUJO nASlCOr|rrDE -t}|r'|(gn/S¡g'5rO LOCATE t3,lortRl¡{f 'DIFEFENCTA DE IEñPETATURAS Er EL AGlr¡ r¡DfA¡'G'52O LOCATE llr¡OrPRt¡{T ¡EL CALOR EVACUADO POR EL s€RPENrlil

"OH2Or¡e'53O LOCATE lSrlOrPRlNT -EL C LOn GENERADO €r L,| RESISTEIIICIA ¡¡OELECfru'3{O LOCATE t6,lOrPRlNT 'COfl PEPD¡DAS D€ 'rPERt-tr'35O LOCATE lTrIO¡PRINT 'ESTO ES lJ¡l 'rPORC¡ -Z-560 LOCAIE 18¡ tOr ll{PUT IDES¡EA CALCIJLAR OTRA PFUEBA ? (S/¡1, 'rJt57O CLS| lF ¡¡-'5' OR Ja.'¡' THEII 505AO LICATE 20, lO¡ l¡r¡Pul -DESEA CALCTTLAR OTFO LAEORATOR¡O ? (srl| -rLt59O GLSr lF ¡¡-'5- OR Ll-'.' lHEr 30600 END