Universidad Nacional de ColombiaFacultad de ingeniería

Departamento de ingeniería Civil y AgrícolaSede Bogotá

Informe de Conducción de calor

Introducción

El calor es la energía en tránsito resultado de las interacciones entre un sistema y sus alrededores a causa de una diferencia de temperatura, la ciencia de la transferencia de calor nos da respuestas acerca de la naturaleza de las interacciones entre sistema y medio y, de la velocidad con que dichas interacciones se producen, la transferencia de calor es cuando las partículas están en movimiento dentro de un sistema produciendo el paso de energía térmica de un cuerpo a mayor temperatura a uno de menor temperatura.

La conducción de calor es el mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas, basado en el contacto directo de sus partículas sin existencia de flujo neto de materia. El objetivo fundamental de esta práctica es el estudio del proceso de transferencia de calor aplicado a un cilindro de área constante y las propiedades térmicas de los sólidos.

Objetivos:

1.1. Determinar el gradiente de temperaturas entre diferentes metales y sus uniones, por medio de un diagrama temperatura- longitud.

1.2. Determinar mediante datos experimentales la conductividad térmica de los diferentes metales en prueba.

1.3. Establecer La resistencia térmica de los metales en estudio y las resistencias térmicas de contacto.

1.4. Determinar el calor total y local suministrado por la unidad generadora de calor a cada unidad.

1.5. Determinar la resistencia térmica de cada unidad. 1.6. Determinar las pérdidas de calor en cada unidad a través del aislamiento.

Descripción del procedimiento y del equipo:

Procedimiento:

1. Seleccionar la temperatura a la cual debe trabajar el generador de calor2. Suministrar agua a cada una de las unidades.3. Estabilizar el equipo, se debe dejar un tiempo prudencial aproximadamente 120 min.4. Verificar que este estabilizado el equipo conectando un termómetro digital a este.5. seleccionar la unidad en la cual se tomaran las temperaturas y los datos de entrada (voltaje,

amperímetro, caudal de agua de enfriamiento).6. Tomar la hora de inicio del ensayo y la temperatura ambiente.7. Se hacen las lecturas de la superficie de la carcasa tanto de calentamiento como de la porta

probetas (en varios puntos) del equipo.8. Para la temperatura ……. Se debe realizar un promedio , para dar un dato más exacto

debido a las variaciones que presenta estas lecturas.9. Tomar la hora final del ensayo y repetir el mismo procedimiento tres veces.10. Al terminar la práctica se suspende la alimentación de energía, se aumenta el flujo de agua

de enfriamiento, se debe dejar un tiempo prudencial para permitir el enfriamiento gradual del equipo.

Equipo:

Subconjunto calentador: Está constituida por una barra de cobre y una resistencia blindada, para generar el calor que va a ser conducido, la resistencia se encuentra enrollada alrededor de la barra haciendo contacto con ella, así se garantiza que la transferencia de calor se realiza por conducción. El cilindro que fija la resistencia es de acero inoxidable, entre la resistencia y el cilindro hay una capa de aislante de lana cerámica.

Subconjunto enfriador: contiene una barra de 1 ½ in de diámetro, con aletas incrustadas las cuales se cubren con un tubo de diámetro 2 ½ in, se le colocan tapas anulares soldadas, para garantizar el sellado hermético de la cámara.

Subconjunto de prueba: allí se coloca la probeta a la cual se le quiere determinar la conductividad térmica.

Termopares: Son del tipo hierro-constantán y están colocados sobre cada unidad con separación de 2 pulgadas.

Elementos auxiliares: Termómetro digital, termómetros, cronómetros, probeta de 1000 cm3.

1.10.1.

Fig1. Unidad de conducción de calor axial, grafico. [2]

Fig2. Unidad de conducción de calor real.

1.10.2. Unidad de Prueba No. 1: Está formada por tres barras de 2 pulgadas de diámetro de los siguientes materiales: acero inoxidable, cobre y SAE 10-20.  Al final de la unidad existe un dispositivo de intercambio térmico que utiliza como medio de enfriamiento agua.

1.10.3. Unidad de Prueba No. 2: La construcción es idéntica a la unidad anterior pero los materiales son acero inoxidable, aluminio y latón 60-40.