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• Felipe Dominguez

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Laboratorio de Problemas N° 6 Asignatura: Profesor:

Materiales de Construcción Dr. Hernán Alvarado

Escuela:

Ingeniería Civil

Conducción. 1) Una chimenea de hormigón armado con diámetro interior d2 = 800 mm, diámetro exterior d3 = 1300 mm, debe ser revestida por dentro con refractario. Determinar el espesor del revestimiento y la temperatura T3 de la superficie exterior de la chimenea, partiendo de la condición de que las pérdidas de calor de un metro de la chimenea no excedan de 2000 W/m, y de que la temperatura T2 de la superficie interior de la pared de hormigón armado no supere 200 °C. La temperatura de la superficie interior del revestimiento es de T1 = 425 °C; el coeficiente de conductividad térmica de revestimiento es k1 = 0.5 W/m°C; el coeficiente de conductividad térmica del hormigón es k2 = 1.1 W/m°C.

2) Calcular las pérdidas de calor de 1m de una tubería no aislada con diámetro d1/d2 = 150/165 mm tenía al aire libre cuando por el interior de ésta corre agua con una temperatura media T1 = 90°C y la temperatura ambiente Ta = -15°C. El coeficiente de conductividad térmica del material del tubo es k = 50 W/m°C. El coeficiente de transferencia de calor para el agua y el tubo es 1000 W/m2°C y el del tubo y el ambiente es 12 W/m2°C. Determinar también las temperaturas en las superficies interior y exterior del tubo.

3) Una esfera hueca está fabricada de aluminio, (k=202 W/m ºC) con un diámetro interior de 4 cm. Y un diámetro exterior de 8 cm. La temperatura interior es de 100 ºC. La esfera

está recubierta por una capa de 1 cm de un material aislante con k=50W/mºC y el exterior del aislante está expuesto a un entorno con h=20 W/m2ºC y To =10 ºC. Calcule la transferencia de calor en estas condiciones. Convección. 4) Por una tubería de 150 m circulan 0.63 kg/s de vapor húmedo con calidad 10% a una temperatura de 250 °F. El diámetro interior de la tubería es 4”. A la salida de la tubería se tiene líquido saturado. Calcular la temperatura de la superficie interior del tubo. 5) Por una tubería de plástico (k = 0.5 W/mK) circula un fluido de modo que el coeficiente de transferencia de calor por convección es 300 W/m2K. La temperatura media del fluido es 100°C. La tubería tiene un diámetro interno de 3 cm y un diámetro externo de 4 cm. Si la cantidad de calor que se transfiere a través de la unidad de longitud de tubería por unidad de tiempo es 500 W/m, calcular la temperatura de la superficie exterior de la tubería. Hallar el coeficiente de transferencia térmica global U basado en el área de la superficie exterior de la misma.

Radiación. 6) En un horno de 1 m3, las paredes verticales están hechas de un material aislante. La resistencia eléctrica fue colocada en la superficie inferior produce una potencia total de 60 W siendo su temperatura 328 K. Determine la temperatura de la cara superior del horno.

7) Se necesita conocer la cantidad de calor que una pared de un cuarto irradia sobre el piso. La temperatura de la pared es de 50°C y la del piso 27°C. La dimensiones de la pared son 3 x 6 m y la del piso 6 x 9 m. La emisividad de la pared es 0.8 y la del piso 0.6.

ANEXO FLUJO DE CALOR A TRAVÉS DE UN CILINDRO HUECO

Fig. 1 Calor por conducción en un cilindro hueco.

FLUJO DE CALOR A TRAVÉS DE UNA ESFERA HUECA

Fig. 2. Calor por conducción en una esfera hueca