trabajo de operaciones unit

7/25/2019 Trabajo de Operaciones Unit

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Indice

Pag

Introduccin.. 1

Energa calorfica. 2

Conduccin.. 2

Conveccin.. 3

Radiacin..... 4

Ley de Fourier.. 5

ro!le"a#.... 1$

Conclu#in... 14

%i!liografa... 15

Introduccin


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El o!&etivo de e#te tra!a&o e# a"'liar el conoci"iento y an(li#i#

ter"odin("ico a 'artir del e#tudio de la energa calorfica) tran#ferencia

de la energa calorfica y #u# "odo#) la ley de Fourier y e&ercicio#) el

contenido a*u 're#ente #e !a#a en la# re#'ue#ta# a un for"ulario de

'regunta# tale# co"o+ ,-u e# la energa calorfica/ ,En *u #e !a#a/

,or *u e# i"'ortante #u e#tudio/ 0na re#'ue#ta general #encilla) la

energa calrica) 'or lo tanto) e# el ti'o de energa *ue #e li!era en for"a

de calor) al e#tar en tr(n#ito con#tante) el calor 'uede 'a#ar de un cuer'o

a otro cuando a"!o# tienen di#tinto nivel calrico o #er tran#"itido al

"edio a"!iente. Cuando un cuer'oreci!e calor) #u# "olcula# ad*uieren

energa calrica y alcanan un "ayor "ovi"iento.

Energa Calorfica

La energa calorfica #e tran#"ite de#de la# ona# de alta te"'eratura

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http://definicion.de/cuerpohttp://definicion.de/cuerpo


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a la# de !a&a te"'eratura) en un 'roce#o *ue va aco"'aado de un

ca"!io de entro'a a#ta *ue #e alcana) #i e# 'o#i!le) el e#tado de

e*uili!rio tr"ico caracteriado 'or una di#tri!ucin unifor"e de

te"'eratura#. 6eno"ina"o# calor a la tran#ferencia de energa *ue tiene

lugar #in un "ovi"iento ordenado del #i#te"a) en contra'o#icin a la

tran#ferencia de energa *ue tiene lugar con un "ovi"iento ordenado

durante la realiacin de un tra!a&o "ec(nico.

La 7er"odin("ica de lo# 'roce#o# rever#i!le# e#tudia la tran#ferencia

de energa en #to#) 'ero #ie"'re a lo largo de una #uce#in de e#tado#

de e*uili!rio. 8in e"!argo) en un 'roce#o de interca"!io de calor entre

cuer'o# a di#tinta# te"'eratura#) en tanto #e "antenga una diferencia

finita de te"'eratura# entre lo# "i#"o# a!r( un flu&o irrever#i!le de calor

entre dico# cuer'o# y no tendre"o# e#tado# de e*uili!rio. 8in e"!argo)

# 'ode"o# tener e#tado# en lo# *ue la# varia!le# "acro#c'ica# del

#i#te"a no ca"!ian con el tie"'o) 'ero *ue no corre#'onden a e#tado#

de e*uili!rio #ino a e#tado# e#tacionario# en lo# *ue #e "antienen

con#tante# la# te"'eratura# de lo# di#tinto# cuer'o# involucrado# y el

flu&o de calor entre ello#. La tran#"i#in del calor tiene lugar 'or tre#

"ecani#"o# !(#ico#.

Conduccin

La energa calorfica #e tran#"ite durante el contacto directo entre

cuer'o# a di#tinta# te"'eratura# y tiene lugar "ediante co*ue# o

aco'la"iento# entre la# "olcula# del #i#te"a una# en ona# "(#

caliente#) con "ayor energa tr"ica y otra# en la# ona# "(# fra#) con

"enor energa tr"ica) aun*ue no aya un "ovi"iento "acro#c'ico de

la# "olcula#) o el "aterial #ea tran#'arente a la radiacin. E#te 'roce#o

e# de gran i"'ortancia en #lido#) 'ero de "enor i"'ortancia en l*uido#

y ga#e#) donde nor"al"ente a'arece co"!inado con la conveccin y e#

'r(ctica"ente en"a#carado 'or #ta

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.

Conveccin

La energa calorfica #e tran#"ite 'or el "ovi"iento f#ico de

"olcula# 9caliente#: de la# ona# de alta te"'eratura a la# ona# de

!a&a te"'eratura y vicever#a) e*uili!r(ndo#e la# te"'eratura#) e#te'roce#o tiene gran i"'ortancia en fluido# y ta"!in e# de no"inado

conduccin #u'erficial) ya *ue el flu&o de calor entre la #u'erficie de un

"aterial y un fluido e#t( relacionado con la conduccin a trav# de una

fina ca'a del fluido *ue #e encuentra &unto a la #u'erficie.

;de"(#) e# e#te 'roce#o de conduccin #u'erficial el *ue 'rovoca) en

un fluido inicial"ente en re'o#o en contacto con una #u'erficie a di#tinta

te"'eratura) una diferencia de te"'eratura# en el fluido) origin(ndo#e

diferencia# de den#idad en el "i#"o *ue 'roducir(n a #u ve un

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de#'laa"iento f#ico de "ateria a di#tinta# te"'eratura# de una# ona#

a otra#) tenindo#e conveccin en e#te ca#o natural. La tran#ferencia

de calor 'or conveccin 'uede #er forada cuando e#t( ayudada 'or el

"ovi"iento de la# #u'erficie# en contacto con el fluido o li!re lla"ada

ta"!in natural cuando #e 'roduce


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eco de *ue #te e#t #oleado 'uede acer "(# agrada!le la e#tancia

en el "i#"o en invierno) no #lo 'or la lu #ino 'or la radiacin tr"ica

*ue incide #o!re la 'er#ona. 6e la "i#"a for"a) 'ara una "i#"a

te"'eratura en una a!itacin la #en#acin tr"ica e# "(# !a&a #i

'arede# y #uelo e#t(n a


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Ta+TbTaLxTa+TbTaLx

ara de#cri!ir el e#tado tran#itorio !u#ca"o# una #olucin de la for"a

Tx, t>Fx?Gt) varia!le# #e'arada#

@Tr)t@t>@2Tr)t@2x11GtdGtdt>1Fxd2Fxd2x>A2@7r)t@t>B@27r)

t@2=1B1tdtdt>1F=d2F=d2=>AD2

El #igno negativo a#egura el car(cter tran#itorio.

Integra"o# la 'ri"era ecuacin diferencial

dGtdt2Gt>$Gt>G$e='A2tdtdtBD2t>$t>$?e='

ABD2t

Integra"o# la #egunda ecuacin diferencial

d2Fxd2x2Fx>$d2F=d2=D2F=>$

E# una ecuacin diferencial #i"ilar a la de un ;8 ovi"iento ;r"nico

8i"'le) cuya #olucin e# a?#enx+

La te"'eratura en cual*uier 'untoxa lo largo de la !arra) en un in#tante

deter"inado) Tx, t e# la #olucin de la ecuacin diferencial) *ue e# una

co"!inacin de do# tr"ino#) la *ue corre#'onde al rgi"en 'er"anente

"(# la del rgi"en tran#itorio.

Tx)t>TaTbATaLxGn>1Hane='A2nt#innxn7=)t>7a7!A7aL=

Gn>1Hane='ABDn2t#inDn=n

Condiciones de Contorno

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Enx>$) T$) t>Ta) te"'eratura fi&a del e=tre"o i*uierdo de la

!arra

$>Gn>1Hane='A2nt#inn

n>$$>Gn>1Hane='ABDn2t#inn n>$

Enx=L) TL) t>Tb) te"'eratura fi&a del e=tre"o dereco de la !arra

$>Gn>1Hane='A2nt#innL

nL>n$>Gn>1Hane='ABDn2t#inDnL DnL>nJ

El rgi"en varia!le general de te"'eratura# de la !arra e#

Tx)t>TaTbATaLxGn>1Hane='An22L2t#innLx7=)t>7a7!A7aL

=Gn>1Hane='ABn2J2L2t#innJL=

Distribucin inicial de temperaturas

8ola"ente) *ueda 'or deter"inar lo# coeficiente# an) identificando e#ta

#olucin con la di#tri!ucin inicial de te"'eratura# en la !arra Tx) $>T0

en el in#tante t>$.

Tx)$>TaTbATaLxGn>1Han#innLxfx>Gn>1Han#innLx fx

> T$ATaATbATaLx7=)$>7a7!A7aL=Gn>1Han#innJL=f=>Gn>1Han#i

nnJL= f=> 7$A7aA7!A7aL=

(# a!a&o) #e 'ro'orcionan lo# detalle# del c(lculo de lo# coeficiente# an

del de#arrollo en #erie al lector intere#ado.

La te"'eratura en cual*uier 'unto de la !arra x) en un in#tante t) #e

co"'one de la #u"a de un tr"ino 'ro'orcional a x) y de una #erie

r('ida"ente convergente *ue de#cri!e el e#tado tran#itorio.

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http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/transporte/cond_calor/conduccion/conduccion.html#C%C3%A1lculo%20de%20los%20coeficientes%20del%20desarrollo%20en%20serie%20anhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/transporte/cond_calor/conduccion/conduccion.html#C%C3%A1lculo%20de%20los%20coeficientes%20del%20desarrollo%20en%20serie%20anhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/transporte/cond_calor/conduccion/conduccion.html#C%C3%A1lculo%20de%20los%20coeficientes%20del%20desarrollo%20en%20serie%20anhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/transporte/cond_calor/conduccion/conduccion.html#C%C3%A1lculo%20de%20los%20coeficientes%20del%20desarrollo%20en%20serie%20an


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Tx)t>TaTbATaLxGn>1Hane='An22L2t#innLx

an>K2n2T$ATaATb ni"'ar2nTbATa n'ar7=)t>7a7!A7aL=

Gn>1Hane='ABn2J2L2t#innJL= an>K2nJ27$A7aA7! n i"'ar2n

J7!A7a n 'ar

El valor de =K/c no# da una "edida de la ra'ide con la *ue el

#i#te"a alcana el e#tado e#tacionario. Cuanto "ayor #ea ante# #e

alcana el e#tado e#tacionario.

Problemas

1 0na ci"enea de or"ign ar"ado con di("etro interior 6 2 > $$

"") di("etro e=terior 63> 13$$ "") de!e #er reve#tida 'or dentro con

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refractario. 6eter"inar el e#'e#or del reve#ti"iento y la te"'eratura 73de

la #u'erficie e=terior de la ci"enea) 'artiendo de la condicin de *ue la#

'rdida# de calo# de un "etro de la ci"enea no e=cedan de 2$$$ MN")

y de *ue la te"'eratura 72 de la #u'erficie interior de la 'ared de

or"ign ar"ado no #u'ere 2$$ OC. La te"'eratura de la #u'erficie

interior del reve#ti"iento e# de 71 > 425 OCP el coeficiente de

conductividad tr"ica de reve#ti"iento e# Q1> $.5 MN"OCP el coeficiente

de conductividad tr"ica del or"ign e# Q2 > 1.1 MN"OC.

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! or una tu!era de 15$ " circulan $.3 SgN# de va'or 2.54 c"

1 Voule > U.4W=1$X4%70

6e la ta!la de va'or


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" En un orno de 1 "3) la# 'arede# verticale# e#t(n eca# de un

"aterial ai#lante. La re#i#tencia elctrica fue colocada en la #u'erficie

inferior 'roduce una 'otencia total de $ M #iendo #u te"'eratura 32 Q.

6eter"ine la te"'eratura de la cara #u'erior del orno.

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Conclusin

E# i"'ortante conocer lo# funda"ento# !(#ico# de la tran#ferencia de

calor 'ara a# 'oder analiar la# vivencia# de la cotidianidad y de e#ta

for"a) entender el 9'or *u: de tale# fen"eno# y c"o u#ar dico#

conoci"iento# a tu favor. Yo#otro# lo# #ere# u"ano# e='eri"enta"o# el

fen"eno de la tran#ferencia de calor a diario y en todo "o"ento)

#ie"'re e#ta"o# en con#tante tran#ferencia de calor con el a"!iente *ue

no# rodea

Ztro e&e"'lo "(# co"


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#ibliografa

tt'+NN[[[.#c.eu.e#N#![e!Nfi#ica\No#cilacione#N"\a\#N"a#N"a#.t"l]cin

e"TC3T;1tica

tt'+NN#aia.'#".edu.veN"oodleN'luginfile.''N5UWWN"od\re#ourceNconte

ntN1Na"dXa'unte#Xtran#"i#ionXcalor.'df

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http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/oscilaciones/m_a_s/mas/mas.html#cinem%C3%A1ticahttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/oscilaciones/m_a_s/mas/mas.html#cinem%C3%A1ticahttp://saia.psm.edu.ve/moodle/pluginfile.php/569778/mod_resource/content/1/amd-apuntes-transmision-calor.pdfhttp://saia.psm.edu.ve/moodle/pluginfile.php/569778/mod_resource/content/1/amd-apuntes-transmision-calor.pdfhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/oscilaciones/m_a_s/mas/mas.html#cinem%C3%A1ticahttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/oscilaciones/m_a_s/mas/mas.html#cinem%C3%A1ticahttp://saia.psm.edu.ve/moodle/pluginfile.php/569778/mod_resource/content/1/amd-apuntes-transmision-calor.pdfhttp://saia.psm.edu.ve/moodle/pluginfile.php/569778/mod_resource/content/1/amd-apuntes-transmision-calor.pdf

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