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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTN

FACULTAD DE INGENIERA DE PRODUCCIN Y SERVICIOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA

CURSO: TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA

DOCENTE: M.Sc. Ing. Pedro Flores Larico

LABORATORIO N1: CONDUCCIN DE CALOR A TRAVEZ DEUNA PARED PLANA

INTEGRANTES CUIApaza Apaza Diego Dayro 20102352Bermdez Arias Gabriel 20103387Donaires Buiza Jorge 20071850

Chuta Hancco Edisson 20090640Choquehuanca Aco Luis 20101304Gallegos Caldern Manuel 20103031Gonza Hualla Alvaro 20100759Ramos Huamn Nilver 20100751Zea Umia Eddy 20100154

AREQUIPA PER2013

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LABORATORIO N1

CONDUCTIVIDAD TERMICA DE LOS AISLANTES

I. OBJETIVOS

Determinar en forma experimental el coeficiente de conductividad trmica k delmaterial empleado de espesor e, en este caso tecnopor.

II. FUNDAMENTO TEORICOLa transferencia de Calor

Es el paso de energa trmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de

menor temperatura a otro de menor temperatura. Cuando un cuerpo por ejemplo, un

objeto slido o un fluido, est a una temperatura diferente de la de su entorno u otro

cuerpo la transferencia de energa trmica, tambin conocida como transferencia de

calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno

alcancen equilibrio trmico.

Los modos son los diferentes tipos de procesos de transferencia de calor. Hay tres

tipos:

Conduccin: transferencia de calor que se produce a travs de un medio

estacionario, que puede ser un slido o un fluido en reposo, cuando existe gradiente

de temperatura.

Conveccin: transferencia de calor que ocurrir entre una superficie y un fluido enmovimiento cuando estn a diferentes temperaturas.

Radiacin: en ausencia de un medio, existe una transferencia neta de calor por

radiacin entre dos superficies a diferentes temperaturas, debido a que todas las

superficies con temperatura finita emiten energa en forma de ondas

electromagnticas.

Transferencia de calor por conduccin

Es la forma que transmite el calor en cuerpos slidos, se calienta un cuerpo, las

molculas que reciben directamente el calor aumenta su vibracin y chocan con las

que rodean; estas a su vez hacen lo mismo con sus vecinas hasta que todas la

molculas del cuerpo se agitan, por esta razn, si el extremo de una varilla metlica

se calienta con una flama, transcurre cierto tiempo para que el calor llegue a el otro

extremo.

El calor no se transmite con la misma facilidad para todos los cuerpos buenos

conductores de calor son aquellos materiales que permiten el paso de calor a travs

de ellos.

Los malos conductores o aislantes con los que oponen mucha dificultad al paso del

calor aprovechado esta propiedad muchas vasijas para calentar lquidos se hacen

de aluminio.

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Para transferencia de calor unidireccional, la ley de Fourier se reduce a:

Dnde:

es la calor transmitido por unidad de tiempo.

es la conductividad trmica.

es el rea de la superficie de contacto.

es la diferencia de temperatura entre el foco caliente y el frio.

es el espesor del material.

III. EQUIPOS Y ELEMENTOS A UTILIZAR EN EL EXPERIMENTO.

Un autotransformador de (0-240) trifsica, con una frecuencia de 50 a 60Hz de

corriente alterna.

Un transformador de corriente alterna a continua y de voltaje.

Un juego de conductores

2 mangueras divididas en Y para el ingreso y para la salida.

1 multmetro

2 termopilas

2 planchas de tecnopor de 12 x 12 cm de seccin.

Figura 1

Particularidades de la placa caliente con guarda. Unidad calefactora: (A) Calefactor

Central; (B) Placas de superficie centrales; (C) Calefactor de guarda; (D) Unidades

refrigerantes; (E) Placas de superficie de la unidad refrigerante. (F)Termocuplas

diferenciales; (G) Termocuplas de la unidad calefactora; (H) Termocuplas de superficie

de la unidad refrigerante. (I) Muestras de ensayo.

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IV. DATOS EXPERIMENTALESTemperaturas:

Espesor del Tecnopor:

rea efectiva de transmisin de calor:

Voltaje e Intensidad de Corriente (Trifsica):

Potencia Elctrica:

Conductividad trmica del tecnopor o polietileno expandido:

V. COMPARACIN DEL VALOR EXPERIMENTAL CON EL VALOR TERICO REAL

El valor de la conductividad hallado experimentalmente cae en el rango de valor real.

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VI. CONCLUSIONES

Se determin el valor de la conductividad trmica del polietileno expandido o

tecnopor, con un resultado favorable.

El rea efectiva de transferencia de calor se hall de un promedio entre el rea del

calefactor central y el calefactor de guarda.

Se us como refrigerante agua y se obvi el uso de placas de presin.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTN

FACULTAD DE INGENIERA DE PRODUCCIN Y SERVICIOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA

CURSO: TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA

DOCENTE: M.Sc. Ing. Pedro Flores Larico

LABORATORIO N2: CONDUCCIN DE CALOR A TRAVEZ DEUNA PARED PLANA

INTEGRANTES CUIApaza Apaza Diego Dayro 20102352Bermdez Arias Gabriel 20103387Donaires Buiza Jorge 20071850

Chuta Hancco Edisson 20090640Choquehuanca Aco Luis 20101304Gallegos Caldern Manuel 20103031Gonza Hualla Alvaro 20100759Ramos Huamn Nilver 20100751Zea Umia Eddy 20100154

AREQUIPA PER2013

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LABORATORIO N2

CONDUCCIN DE CALOR

OBJETIVOS:

- Comprobar el fenmeno de la conduccin del calor a travs de la observacin del

fenmeno.

- Poder apreciar las diferentes temperaturas en la varilla a diferentes distancias

respecto a la fuente de calor. Como resultado de la funcin de la temperatura

respecto a la posicin.

- Reconocer los materiales que tienen mejor conductividad al comparar la velocidad

en q se derrite la parafina en los diferentes materiales.

- Identificar los parmetros que influyen en la transferencia de calor.

MATERIALES Varilla de acero (L =17cm.)

Mechero

Combustible: (ron de quemar o alcohol)

Parafina (3 trozos de 2 cm)

Cronometro

termocupla

multmetro

PROCEDIMIENTO

- Para demostrar la conduccin ponga tres pedazos pequeos de parafina o cera de

la vela mucho tiempo en el pedazo de alambre de metal espeso aproximadamente

15 centmetros, a distancias equidistantes a lo largo de la varilla.

- Usando un mechero, calentar un extremo de la varilla

- Sostener la varilla con un guante aislante.

- Calentar hasta que cada parafina colocada comience a derretirse.

- Se observara que la parafina que est ms cerca del mechero se derretir primero.

A continuacin la segunda ms cercana y finalmente la parafina ms alejada.

- Tabla de datos

Longitud (cm) tiempo (s)

5 2min 34seg

10 20min

15 54min

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ESQUEMA:

MARCO TEORICO

CONDUCCION DE CALOR

La conduccin es la transferencia de energa de las

partculas ms energticas de una sustancia hacia

las adyacentes menos energticas, como resultado

de interacciones entre esas partculas. La

conduccin puede tener lugar en los slidos, lquidos

o gases. En los gases y lquidos la conduccin se

debe a las colisiones y a la difusin de las molculas

durante su movimiento aleatorio. En los slidos se

debe a la combinacin de las vibraciones de las

molculas en una retcula y al transporte de energa

por parte de los electrones libres. Por ejemplo,llegar el momento en que una bebida enlatada fra

en un cuarto clido se caliente hasta la temperatura

ambiente como resultado de la transferencia de

calor por conduccin, del cuarto hacia la bebida, a

travs del aluminio.

La rapidez o razn de la conduccin de calor a travs

de un medio depende de la configuracin geomtrica

de ste, su espesor y el material de que est hecho,

as como de la diferencia de temperatura a travs de

l. Se sabe que al envolver un tanque de agua

caliente con fibra de vidrio (un material aislante) se

reduce la razn de la prdida de calor de ese tanque.

Entre ms grueso sea el aislamiento, menor ser la

prdida de calor. Tambin se conoce que un tanque

de agua caliente perder calor a mayor rapidez

cuando se baja la temperatura del cuarto en donde

se aloja. Adems, entre ms grande sea el tanque,

mayor ser el rea superficial y, por consiguiente, larazn de la prdida de calor.

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DISTRIBUCION DE TEMPERATURAS EN REGIMEN ESTACIONARIO

Para la conduccin unidimensional de un cuerpo como una pared plana o la conduccin

de calor en una varilla en direccin axial, sin generacin interna de calor el flujo de calor

tiene que ser constante con el fin de mantener las condiciones en rgimen estacionario.

Luego para obtener una relacin o una funcin de la distribucin de temperaturas en el

cuerpo se necesitan condiciones de frontera que generalmente se obtienen fcilmentepara una pared plana.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El objetivo de este laboratorio es demostrar el fenmeno de la conduccin de calor en

rgimen estable para lo cual se va a suponer que el flujo de calor emitido por la vela va a

ser constante. Con lo cual podemos asegurar que la distribucin de temperaturas seren forma decreciente. Donde la mayor temperatura estar lgicamente en la parte

aledaa al mechero y la temperatura ira decreciendo en forma gradual a lo largo de la

varilla.

La distribucin de temperaturas en forma decreciente es la razn por la cual la parafina

que esta mas cerca del mechero, se derrita primero, debido a que la temperatura ah es

mayor y luego ira decreciendo la temperatura con forme mas lejos este del mechero a lo

largo de la varilla; para luego derretirse la parafina intermedia y finalmente la parafina

que este mas alejada.

Esta distribucin de temperatura sucede principalmente debido a la resistencia trmica a

la conduccin que ofrecen los cuerpos como la varilla. Esta resistencia trmica es

fuertemente influido por la constante de conduccin de calor y la distancia de un punto

cualesquiera de la varilla a la fuente de calor.

COMENTARIOS

Esta varilla tambin se puede aproximar como una aleta cilndrica perpendicular a la

pared; pero el objetivo del presente laboratorio no es hacer el anlisis de la aleta (como

cuanta capacidad de calor puede disipar), sino es comprobar q la distribucin de la

temperatura es en forma decreciente como se nos dijo en la teora.

A pesar de que esta varilla se asemeja bastante geomtricamente a una aleta debemos

concentrar el inters a la conduccin estacionaria en la direccin axial, aunque podemos

observar q se pierde bastante calor por conveccin, es esta conveccin a lo largo de la

aleta que no nos permita.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

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-Se comprob que la conduccin viaja a travez de los materiales en intervalos de tiempo

diferentes de acuerdo a la longitud o distancia

-Se logro constatar la distribucin de temperaturas a lo largo de la barra, la temperatura

decrece conforme la parafina se aleja de la fuente de calor.

-La temperatura ha sido influenciada por la conveccin forzada q se presento a lo largo

de la varilla.

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA

CURSO: TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA

DOCENTE: M.Sc. Ing. Pedro Flores Larico

LABORATORIO N3: INTERCAMBIADORES DE CALOR

INTEGRANTES CUIApaza Apaza Diego Dayro 20102352Bermdez Arias Gabriel 20103387Donaires Buiza Jorge 20071850Chuta Hancco Edisson 20090640

Choquehuanca Aco Luis 20101304Gallegos Caldern Manuel 20103031Gonza Hualla Alvaro 20100759Ramos Huamn Nilver 20100751Zea Umia Eddy 20100154

AREQUIPA PER

2013

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CURSO: TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA

DOCENTE: M.Sc. Ing. Pedro Flores Larico

LABORATORIO N3: RADIACION

INTEGRANTES CUIApaza Apaza Diego Dayro 20102352Bermdez Arias Gabriel 20103387Donaires Buiza Jorge 20071850Chuta Hancco Edisson 20090640

Choquehuanca Aco Luis 20101304Gallegos Caldern Manuel 20103031Gonza Hualla Alvaro 20100759Ramos Huamn Nilver 20100751Zea Umia Eddy 20100154

AREQUIPA PER

2013

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LABORATORIO N5

ABSORCION DE RADIACION INCIDENTE ENTRE SUPERFICIES

BLANCA Y NEGRA

OBJETIVOS:

- Comprobar el fenmeno de la absorcin de la radiacin incidente en diferentes

superficies, una blanca y la otra negra.- Se constatara que la temperatura en la lata negra se elevara ms rpidamente que

la lata blanca as como pudimos observar en la teora.- Se podr observar que la superficie que tiene mayor absortividad se calentara mas

rpido.MATERIALES

2 termmetros largostermo cupla

1 lata de estao de color blanco

1 lata de estao color negro

1 recipiente de agua a temperatura del cuarto (a temperatura ambiente)

1 Cronometro

2 papel milimetrado

Multmetro 2 lmparas de escritorio para cada lata

PROCEDIMIENTO

- Llenar las latas con la misma cantidad de agua en

cada una

- Sellar las latas para evitar el efecto de la

conveccin

- Poner las termo cuplas en cada lata

- Colocar cada lmpara frente a las latas.

- Tomar las temperaturas en cada lata y apuntar en

las hojas milimetradas

- Lgicamente la temperatura en ambos lquidos

debe ser la misma al iniciar las medidas.

- Encender el cronometro sincronizando ambas

lmparas para cada lata.

- Tomar tiempo desde el segundo cero hasta treinta

minutos.- Cada minuto se tomara una medida.

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MARCO TEORICO

Todo lo que nos rodea emite radiacin en forma constante y la emisividad representa las

caractersticas de emisin de esos cuerpos. Esto significa que todo cuerpo, incluyendo el

nuestro, es constantemente Bombardeado por radiacin proveniente de todas direcciones,

en un intervalo de longitudes de onda.

Recuerde que el flujo de radiacin que incide

sobre una superficie se llama irradiacin y se

denota por G.

Cuando la radiacin choca contra una

superficie, parte de ella es absorbida, parte de

ella es reflejada y la parte restante, si la hay,

es transmitida, como se ilustra en la figura 12-

31. La fraccin de irradiacin absorbida por la

superficie se llama absortividad a, la fraccin

reflejada por la superficie recibe el nombre de

reflectividad r, y la fraccin transmitida es la

transmisividad t. Son las porciones absorbida,

reflejada y transmitida de ella,

respectivamente.

La primera ley de la termodinmica requiere

que la suma de energa de radiacin

absorbida, reflejada y transmitida sea igual a

la radiacin incidente.

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CONCLUSIONES

- Se pudo verificar que la superficie negra absorbe mayor radiacin G que la

superficie blanca y como consecuencia la superficie negra elevara su temperatura

ms rpido que la lata blanca.-

Todo esto se puede comprobar an ms con las grficas del papel milimetradodonde podemos observar que la grafica de la lata negra tiene mayor pendiente quela blanca.

- Finalmente podemos comprobar la teora de la absortividad de una superficie oscura

a comparacin de una superficie blanca.