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• Paolitha Torres

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E.A.P. INGENIERIA AMBIENTAL/ UNJFSC /HUACHO

02 de Julio del 2014

E.A.P. ING. AMBIENTAL

“CONDUCCIÓN DE CALOR EN ESTADO ESTACIONARIO EN PARADES PLANAS”

PROFESOR: ING. SEGUNDO A. PARRERA ESPINOZA

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E.A.P. INGENIERIA AMBIENTAL/ UNJFSC /HUACHO

02 de Julio del 2014

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE ING. AMBIENTAL

ASIGNATURA :

Procesos Unitarios I

TRABAJO TEMA

:

“CONDUCCIÓN DE CALOR EN ESTADO ESTACIONARIO EN PARADES PLANAS”/PROBLEMA PROPUESTO 3

DOCENTE

:

Ing. PARRERA ESPINOZA, Segundo A.

ALUMNOS

:

ANGELES MEJÍA Dunia Cristabel.

CICLO

:

V

HUACHO – PERÚ 2014

“CONDUCCIÓN DE CALOR EN ESTADO ESTACIONARIO EN PARADES PLANAS”

PROFESOR: ING. SEGUNDO A. PARRERA ESPINOZA

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Dedicatoria Agradezco a mis padres, quienes siempre me apoyan, académicamente y moralmente para lograr mis metas trazadas, y a mis profesores quienes me dieron las pautas necesarias para realizar este trabajo.

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CONDUCCIÓN DE CALOR EN ESTADO ESTACIONARIO EN PARADES PLANAS

3. Considere una ventana de hoja doble de 1.2 m de alto y 2 m de ancho que consta de dos capas de vidrio (k=0.78 W/m.°C) de 3 mm de espesor separadas por un espacio de aire estancado (k=0.026 W/m.°C) de 12 mm de ancho. Determine la velocidad de transferencia de calor estacionaria a través de esta ventana de hoja y la temperatura de la superficie interior para un día durante el cual el cuarto se mantiene a 24 °C en tanto que la temperatura del exterior es de -5°C. Tome los coeficientes de transferencia de calor por convección sobre las superficies interior y exterior de la ventana como h_1=10 W/m^2.°C y h_2=25 W/m^2.°C y descarte cualquier transferencia de calor por radiación. DATOS: 𝑽𝒆𝒏𝒕𝒂𝒏𝒂 𝒅𝒆 𝒉𝒐𝒋𝒂 𝒅𝒐𝒃𝒍𝒆 (𝒗𝒊𝒅𝒓𝒊𝒐): 𝑨 = 𝟏. 𝟐𝒎 × 𝟐𝒎 = 𝟐. 𝟒𝒎^𝟐 𝒌 = 𝟎. 𝟕𝟖 𝑾/𝒎. °𝑪 𝑳𝟏 = 𝟑𝒎𝒎 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟑𝒎

𝑺𝒆𝒑𝒂𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝒂𝒊𝒓𝒆 𝒆𝒔𝒕𝒂𝒏𝒄𝒂𝒅𝒐: 𝒌 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟔 𝑾/𝒎. °𝑪 𝑳𝟐 = 𝟏𝟐𝒎𝒎 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟐𝒎

∗

𝑻𝟏 = 𝟐𝟒°𝑪 𝑻𝟐 ∗ = −𝟓°𝑪 𝒉𝟏 = 𝟏𝟎 𝑾/𝒎𝟐 . °𝑪 𝟐

𝒉𝟐 = 𝟐𝟓 𝑾/𝒎 . °𝑪

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𝒒 =? 𝑻𝟏 =?

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Solución:

𝑇

∗

=

𝐴𝑖𝑟𝑒

𝑞

°𝐶 𝑇

𝑇

---------𝑇4

𝑇3

𝑇 .

.

𝑚

𝑅𝑐𝑜𝑛𝑣.

𝑇3

𝑇

𝑅𝑣𝑖𝑑𝑟𝑖𝑜

𝑇4

= −5°𝐶

𝑇

𝑅𝑣𝑖𝑑𝑟𝑖𝑜

𝑅𝑎𝑖𝑟𝑒

𝑚

----------

𝑇

----------

----------

----------

∗

.

𝑚

∗

------------------------

---------------------------------------------------------------

𝑇

𝑣𝑖𝑑𝑟𝑖𝑜

𝑣𝑖𝑑𝑟𝑖𝑜

Este problema es análogo al problema tratado en clase con la diferencia de que éste posee dos paredes de vidrio y un espacio de aire entre éstas; además la red de resistencias térmicas aumenta en dos tal como se aprecia en la figura siguiente:

∗

𝑅𝑐𝑜𝑛𝑣.

FIGURA: Representación gráfica de la pérdida de calor a través de una ventana de doble hoja. ∗

=

.

=

=

=

=

(

−

)( .

)

( .° ) .

)

.° .

( .

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∗

..( )

.

= .

° /

= .

° /

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=

.

=

. ( .° ) .

( .

=

=

=

=

= .

)

. ( .

( 5

( .° ) .

)

)( .

)

.°

.

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° /

= .

° /

= .

° /

La resistencia total es la suma de las resistencias por estar en serie: = =

( ) .

= .

.

. = .

Conociendo expresión (1):

..( )

.

.

5

.

° /

se determina la velocidad de transferencia de calor q, según la ∗

=

−

∗

=

(

° ) − (−5° ) . 5 ° /

=

.

Si comparamos este resultado con el caso tratado en clase, en el que = . ; nuestro resultado se reduce a más de la mitad. La reducción significa que la velocidad de transferencia de calor se debe a la gran resistencia térmica de la capa de aire entre los vidrios. Ahora como ya se conoce la velocidad de transferencia de calor, se puede calcular la temperatura de la superficie interior del vidrio, por la expresión siguiente: ∗

= = =

° −(

.

∗

− .

− ( )( )( .

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.

°

) )

= . 55 °

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BIBLIOGRAFÍA  Dr. Segundo A. Parrera Espinoza Libro “Fundamentos de transferencia de calor”. CAP.II CONDUCCIÓN UNIDIMENCINAL DEL CALOR EN ESTADO ESTABLE.

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