PROGRAMA DE ASIGNATURA

UNIVERSIDAD DE TARAPACA

ESC. UNIV. INGENIERIA MECANICA

Problemas Propuestos:Problema N1.

Calcule la prdida de calor por m2 de rea de superficie para una pared constituida plancha de poliuretano de 25.4 mm de espesor, cuya temperatura interior es de 352.7 K y la exterior de 297.1 K.

Problema N2

A travs de una pared de 2.5 cm de espesor y un rea de 10 m2, fluye un flujo de calor 3 kW. Por el lado caliente de la pared la temperatura es de 415 C y la conductividad trmica de la pared es de 0.2 W/mK. Cul es la temperatura de la otra pared? (Respuesta: 378 C)

Problema N3

Las temperaturas de las superficies internas y externas de una ventana de vidrio de 5 mm de espesor son 15 y 5C. Cul es la perdida de calor a travs de la ventana si mide 1 x 3 m de lado? La conductividad trmica del vidrio es 1.4 W/mK. (Respuesta: 8400 W

Problema N4

El comportamiento de un congelador consiste en una cavidad cbica que tiene 2 m de lado. Suponga que el fondo est perfectamente aislado. Cul es el espesor mnimo de aislante de espuma de poliuretano (k=0.030 W/mK) que debe aplicarse en las paredes superiores y laterales para asegurar una carga de calor de menos de 500 W, cuando las superficies interior y exterior estn a -10 y 35 C. (Respuesta: 54 mm)

Problema N5

Calcule el calor conducido a travs de una pared de un horno industrial de 0.2 m de espesor construida con ladrillos refractarios cuya conductividad trmica es de 1.7 [W/m K]. Mediciones hechas durante la operacin en estado estacionario muestran que la temperatura interior y exterior de la pared son 1500 K y 1100 K respectivamente. El largo de la pared es 1 m y el alto es 1.2 m.Problema N6

El muro de una bodega de almacenamiento se compone de una capa exterior de ladrillo corriente de 10 cm de espesor (k=0.69 W/m C) seguida por una capa de revestimiento de colotex de 1.25 cm (k=0.048 W/m C), y una capa de lana de roca de 1.25 cm (k=0.744 W/m C). La temperatura de la superficie exterior del ladrillo es de 5 C, mientras que la superficie interior (la de lana) se mantiene a 20 C. Cul es la perdida de calor por unidad de area de la pared? Cul es la temperatura en un punto situado en el centro de la capa de colotex?

Problema N7

Un tubo cilndrico de caucho duro y paredes gruesas, de conductividad trmica 0.151 W/m K, cuyo radio interior mide 5 mm y el exterior 20 mm, se usa como serpentn de enfriamiento provisional en un bao. Por su interior fluye una corriente de agua fra y la temperatura de la pared interna alcanza 274.9 K, y la temperatura de la superficie exterior es 297.1 K. El serpentn debe extraer del bao un total de 14.65 W (50 Btu/hr). Cuntos metros de tubo se necesitan?Problema N8

Una tubera estndar de 1 pulgada Norma 40, conduce vapor de agua saturada a 250F. La tubera esta aislada con un capa de 2 pulgadas de magnesia al 85%, y sobre la magnesia lleva una capa de corcho de pulgada de espesor. La temperatura de la pared interior de la tubera es de 249 F, y la del exterior del corcho es de 90 F. Las conductividades trmicas, en Btu/piehrF, son: para el acero 26; para la magnesia 0.034; para el corcho 0.03. Calcular: La prdida de calor en 100 pie de tubera en Btu/hr. Las temperaturas de los lmites comprendidos entre el metal y la magnesia, y entre la magnesia y el corcho.

Problema N9

La pared de un horno consta de 200 mm de un ladrillo refractario de arcilla, 100 mm de ladrillo caoln y 6 mm de placa de acero. La superficie del refractario en contacto con el fuego est a 1150C, y la superficie exterior del acero est a 30C. Un balance de energa aplicado al horno indica que la perdida de calor desde la pared es 300 W/m2. Se sabe que existe un delgada capa de aire entre las superficies del ladrillo y el acero. A cuantos milmetros de ladrillo caoln equivale esta capa de aire? Datos: Conductividad Trmica. k [W/m C] Ladrillo Refractario 1,7 Ladrillo Caoln 0,11 Acero 45

Fuente: Luis Vega, 2012, Ing civil Qumico.