LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR No.1

Practica No.1: Conduccion Unidimensional y Aislamiento Termico

FUNDACION UNIVERSIDAD DE AMERICA

Docente: Ing. Jorge Mario Grueso Castillo. M.Sc.

1. OBJETIVOS

1. Comprobar el fenómeno de transferencia de calor por conducción, sin conocer la presencia de otras formas de perdidas de calor.

2. Calcular con datos experimentales la conductividad térmica de diferentes materiales.

3. Verificar que la conductividad térmica es una propiedad independiente de la geometría.

4. Analizar el fenómeno de transferencia de calor en ausencia de aislamiento y con presencia de aislamientos, teniendo en cuenta el tipo de materiales y espesor.

2. INTRODUCCION Y MARCO REFERENCIAL

Formulas y teorica especifica con relación directa al fenómenos de trasnferencia estudiado. (falta)

En un vaso ponga a hervir 2000 ml de agua

Inicio

Hervir punto de ebullicion

Seguir Calentando

No

Llene el recipiente de prueba A (sin aislante)

Introduzca la termocupla y tome datos de la temperatura al interior del recipiente y con el termómetro

infrarrojo tome la temperatura exterior de este.

Prueba A

Si

Prueba B

Llene el recipiente de prueba B (Con aislante)

Introduzca la termocupla y tome datos de la temperatura al interior del recipiente y con el termómetro

infrarrojo tome la temperatura exterior de este.

Si

Tome datos de la temperatura externa e interna cada 20 segundos por 20 minutos.

Vuelva calentar el agua

No

Tome datos de la temperatura externa e interna cada 20 segundos por 20 minutos.

Fin

2. DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS.

Equipo Descripcion FotografiaTermocupla Una termocupla se hace con dós alambres de

distinto material unidos en un extremo (soldados generálmente). Al aplicar temperatura en launión de los metales se genera un voltaje muy pequeño (efecto Seebeck) del orden de los milivolts el cual aumenta con la temperatura.

Plancha calefactora

Una placa calefactora es un pequeño aparato de sobremesa, portátil y autónomo, que posee uno o más elementos de calefacción eléctrica, y que se emplea para calentar recipientes con líquidos,1 de forma controlada.

Vaso de precipitado

Es un recipiente cilíndrico de vidrio fino que se utiliza muy comúnmente en el laboratorio, sobre todo, para preparar o calentar sustancias y traspasar líquidos. Son cilíndricos con un fondo plano; se les encuentra de varias capacidades, desde 1 mL hasta de varios litros. Normalmente son de vidrio o de goma aquéllos cuyo objetivo es contener gases o liquidos. Tienen componentes de teflón u otros materiales resistentes a la corrosión.

Termometro Infrarrojo

también denominado termómetro láser, es un instrumento que tiene la capacidad de medir la temperatura a distancia y sin necesidad de tocar el objeto físicamente. Esto es debido a que determinada la temperatura del objeto al conocer la cantidad de energía infrarroja emitida.

Calibrador Es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgada.

3. RECOLECCION DE DATOS

Tabulado de la recolección de datos conducción unidimensional y aislamiento térmico.

Seccion 1: Recipiente sin Aislante. Cantidad de Agua (ml): 700 ml Dimensiones del Recipiente: Alto ( )mm; Diametro ( )mm; Espesor ( )mm. Temperatura Inicial: (84)°C. Recipiente con geometría: Cilindrica (x); Pared Plana ( ); Esferica ( ).

Dato Tiemp (s)

T. interna (°C)

T. externa (°C)

∆ T Dato

Tiem (s)

T. interna (°C)

T. externa (°C)

∆ T

1 20 74 65 9 31 620 74 65 92 40 74 66 8 32 640 74 66 83 60 74 66 8 33 660 74 66 84 80 74 66 8 34 680 74 66 85 100 73,5 66 7,5 35 700 73,5 66 7,56 120 73,5 65 8,5 36 720 73,5 65 8,57 140 73 63 10 37 740 73 63 108 160 73 63 10 38 760 73 63 109 180 73 64 9 39 780 73 64 9

10 200 72,5 63 9,5 40 800 72,5 63 9,511 220 72,5 64 8,5 41 820 72,5 64 8,512 240 72 66 6 42 840 72 66 613 260 71,5 64 7,5 43 860 71,5 64 7,514 280 71 63 8 44 880 71 63 815 300 71 63 8 45 900 71 63 816 320 70,5 61 9,5 46 920 70,5 61 9,517 340 70 61 9 47 940 70 61 918 360 70 62 8 48 960 70 62 819 380 70 60 10 49 980 70 60 1020 400 70 62 8 50 1000 70 62 821 420 70 60 10 51 1020 70 60 1022 440 70 61 9 52 1040 70 61 923 460 70 61 9 53 1060 70 61 924 480 70 60 10 54 1080 70 60 1025 500 70 60 10 55 1100 70 60 1026 520 70 60 10 56 1120 70 60 1027 540 69,5 59 10,5 57 1140 69,5 59 10,528 560 69 59 10 58 1160 69 59 1029 580 69 58 11 59 1180 69 58 1130 600 69 59 10 60 1200 69 59 10

Tabulado de la recolección de datos conducción unidimensional y aislamiento térmico.

Seccion 1: Recipiente con Aislante. Aislante: Corcho. Espesor del Aislante: 3mm Cantidad de Agua (ml): 700 ml Dimensiones del Recipiente: Alto (200)mm; Diametro ( )mm; Espesor ( )mm. Temperatura Inicial: (84)°C. Recipiente con geometría: Cilindrica (x); Pared Plana ( ); Esferica ( ).

Dato Tiemp (s)

T. interna (°C)

T. externa (°C)

∆ T Dato

Tiem (s)

T. interna (°C)

T. externa (°C)

∆ T

1 20 80 28 52 31 620 75 29 462 40 80 29 51 32 640 75 28 473 60 80 37 43 33 660 75 27 484 80 79,5 36 43,5 34 680 75 27 485 100 79,5 36 43,5 35 700 75 27 486 120 79 36 43 36 720 75 26 497 140 79 36 43 37 740 75 27 488 160 78,5 31 47,5 38 760 75 27 489 180 78,5 32 46,5 39 780 75 29 46

10 200 78 28 50 40 800 75 27 4811 220 78 29 49 41 820 75 26 4912 240 78 28 50 42 840 74,5 27 47,513 260 78 28 50 43 860 74 28 4614 280 78 31 47 44 880 74 27 4715 300 77,5 28 49,5 45 900 74 27 4716 320 77 32 45 46 920 74 27 4717 340 77 17 60 47 940 74 26 4818 360 77 31 46 48 960 74 27 4719 380 76,5 28 48,5 49 980 74 27 4720 400 76,5 28 48,5 50 1000 73,5 27 46,521 420 76 28 48 51 1020 73 27 4622 440 76 26 50 52 1040 73 25 4823 460 76 28 48 53 1060 73 25 4824 480 75,5 28 47,5 54 1080 73 25 4825 500 75,5 27 48,5 55 1100 73 27 4626 520 75,5 29 46,5 56 1120 72,5 26 46,527 540 75,5 26 49,5 57 1140 72,5 25 47,528 560 75 28 47 58 1160 72 27 4529 580 75 27 48 59 1180 72 27 4530 600 75 28 47 60 1200 72 26 46

4. CALCULOS Y DESARROLLO DEL TRABAJO

Construya un modelo a partir de la regresión de los datos, con ajuste y correlacion apropiada.

Relacione las variables del modelo propuesto con el marco referencial que fue descrito en el numeral 1.

Determine los coeficientes de conducción de calor del recipiente y aislante a partir de la relación de variables y modelo.

Establezca el tipo de material a través de la lectura de tablas de coeficientes de conducción, que deben ser anexadas al trabajo escrito.

Calcule el error emperimental con base a los datos encntrados en tablas.

Falta todo este

5. CONCLUSIONES

1. Se comprendió como y de que manera funcionan tanto el termómetro infrarrojo como la termocupla, comprendiendo claramente el mecanismo de funcionamiento de cada uno de ellos y dejando en claro que función cumplieron y que datos, cada uno de ellos pudo suministrarnos en la presente practica.

2. Quedo en claro que la precisión y exactitud de los instrumentos de medida tienen un papel fundamental en la obtención de datos precisos y coherentes, datos que al no estar ajustados al máximo de exactitud generan problemas como la obtención de datos correctos y elaboración de graficas que nos permitan representar estos mediante una coherente función matemática y de esta manera una precisa grafica a su vez.

3. Se evidencio de manera experimental el fenómeno de transferencia de calor en ausencia de aislamiento y en presencia del mismo, resaltando la importancia y relevancia que tienen en este fenómeno el tipo de material empleado para aislar y el espesor del mismo.

4. Se puso en práctica la habilidad para diseñar de forma sencilla montajes experimentales, que nos permitan cuantificar fenómenos como los mencionados anteriormente.

5. Mediante la presente practica se aplico utilizando datos experimentales la teoria de Fourier, en estado estacionario ,unidimensional y sin generacion de calor, pudiendo asi determinar la resistencia de un material al paso de la energia.

6. Se verifica que la conductividad térmica es una propiedad independiente de la geometría.

7. Se identifica que los datos de la conductividad del material hallados experimentalmente y obtenidos en tablas son bastante parecidos, lo cual nos dice que en un laboratorio acondicionado solamente para este trabajo los resultados deberían ser iguales o con un error máximo del 1%.

6. BIBLIOGRAFIA

1. Incropera, Frank P., De Witt, David P., (1999). Fundamentos de la transferencia de calor.PRENTICE HALL, cuarta edición.

2.