INFORME – LABORATORIO No.1 AISLAMIENTO TERMICO
INTEGRANTES:
PROFESOR: ALVARO BERMUDEZ
FACULT FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIER ÍA LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR I BOGOTA D.C. 13 DE SEBTIEMBRE DE 2012
Objetivo General
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Analizar el fenómeno de transferencia de calor en ausencia de aislamiento y con la presencia de aislamientos, teniendo en cuenta el tipo de materiales (conductividad térmica) y espesor.
Objetivos Específicos Realizar el montaje de un sistema aislado y no aislado. Analizar los efectos de los materiales como conductores o no conductores – Rapidez de enfriamiento. Determinar la resistencia conductiva. Identificar la presentación y caractersticas de los aislamientos comerciales (cat!lo"os y usos). • •
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MARCO TEORICO
#ransferencia de calor es la ener"a en tr!nsito de$ido a una diferencia de temperatura, esta se puede realizar de tres maneras distintas conducción, convección y radiación. %a conducción es la forma de transferencia de calor en los sólidos. &l aislamiento térmico es el método con el cual tratamos de aislar térmicamente una superficie reduciendo la transferencia de calor 'acia o desde el am$iente mediante el uso de materiales aislantes o de $aja conductividad térmica. %a medida de la resistencia térmica o, lo ue es lo mismo, de la capacidad de aislar térmicamente, se epresa, en el *istema Internacional de +nidades (*I) en m.-/ (metro cuadrado y 0elvin por vatio). #odos los materiales oponen resistencia, en mayor o menor medida, al paso del calor a través de ellos. Al"unos, muy escasa, como los metales, por lo ue se dice de ellos ue son $uenos conductores. Auellos materiales ue ofrecen una resistencia alta, se llaman aislantes térmicos.
TABLAS DE RESULTADOS
Tablas n!" te#perat$ra interna% te#perat$ra s$perficie% te#perat$ra entre el aisla#iento & el recipiente cilín'rico pe($e)o*
*in aislamiento A # (12) 3 # (12) 45 65 64 78 69 7: 6; 75 65 94 74 97 77 9< 7: 95 7= <6 94 <9
Aislamiento (corc'o) A#(12) 3 #(12) 2 #(12) 45 9= <: 64 95 <; 6< <8 <5 65 <7 :4,9 74 << :4 76 <: :7,9 7< <; :9 7< <5 :9 75 :8 :: 96 :6 :; 99 :9 := 9: :< ;8
D+n'e" A, temperatura interior B, temperatura eterior C, temperatura entre el aislante Tablas n-" te#perat$ra interna% te#perat$ra s$perficie% te#perat$ra entre el aisla#iento & el recipiente cilín'rico .ran'e*
recipiente sin aislante A T/C0 B T/C0 67 77 6:,9 7< 65 97 76 99 7<,9 9: 7; 9= 75 <8 97,7 <<,8 9:,8 <; 9=,; :8,= Don'e A, temperatura del interior B, temperatura de la interface C, temperatura eterior
recipiente con aislamiento A T/⁰C0 B T/⁰C0 C T/⁰C0 4<,9 97 ;7 4= 94 ;7 66,9 97,9 ;6 6<,9 97 ;4 6;,9 9< ;4 65,< 9< ;8 74,9 9; ;9 79 9; ;6,7 7;,: 9=,; ;6,6 75 95 ;4
Recipiente => Di!metro? %?
Aislante => 2orc'o %? &spesor ?
Datos 'el recipiente Recipiente ;> Di!metro ?8. @oliuretano cu$ierto de aluminio %?=:cm &spesor?5.
A1E2OS 3REGU1TAS" !*
E4pli($e la 'iferencia entre $n siste#a estacionario & $no transitorio*
Siste#a Estacionario o 3er#anente > en este caso las propiedades no varan con el tiempo, es decir, los flujos volumétricos, entropas, entalpias no son una función del tiempo. %a solución de estos pro$lemas se resume en an!lisis termodin!mico y al"e$ra. Siste#a Transitorio > en este caso las propiedades dependen del tiempo, y au se encuentran casos como el llenado de un tanue, vaciado, reactores de cierto tipo, arranue de euipos. &n ellos se de$e plantear (modelizar) una ecuación diferencial ue permita ver la variación de la propiedad en el tiempo. -* Grafi($e la variaci+n 'e la te#perat$ra con el tie#po T vs e4pli($e el efecto 'el aisla#iento en la rapi'e5 'el enfria#iento*
Recipiente cilndrico peueo
&
Rec!e"#e $" %$&%'e"#o
Recipiente con aislamiento de corc'o Recipiente cilndrico "rande
Rec!e"#e $" %$&%'e"#o
Recipiente con aislamiento Bracias a las paredes aisladas de los recipientes alcanza a 'a$er un descenso de temperatura, pero en menor proporción en comparación con el recipiente ue no tiene pared de aislamiento, "racias a ue dic'a pared evita la transferencia de calor y de esta manera se 'ace m!s lento el enfriamiento. 6* Escriba los #o'elos #ate#7ticos 'iferenciales ($e interpretan el fen+#eno /apro4i#aci+n #ate#7tica0 & los #o'elos #ate#7ticos 'e aplicaci+n o 'esarrolla'os* MODELO MATEMATICO
@ara determinar una resistencia se"Cn ourier>
2onociendo E# y F podemos 'allar las resistencias>
lujo pared cilndrica una sola capa>
Resistencia pared cilndrica de una sola capa>
@ara un cilindro
2GHD+2#IIDAD #&RJI2A
@artiendo de
I"ualando,
Despejando 0
8* Descri$a las principales caractersticas ue de$e e'i$ir un material de aislamiento térmico. • • • • • •
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El material tiene
ue ser li"ero. 3aja densidad "lo$al. 3ajo coeficiente de dilatación. De$e ser de f!cil manipulación e instalación. Ho contaminante. 3aja a$sorción de a"ua. @orosos (celdas con aire o al"Cn "as seco encapsulado en su interior, en estado inerte o uieto). @osee $aja capacidad de conductividad.
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Alta Reflectividad.
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Impermea$le al vapor de a"ua.
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Jateriales $lancos y $rillantes.
CO1LCUSIO1ES
&n el momento de utilizar un aislante, descu$rimos la acción del mismo al poseer una resistencia alta evitando el flujo de calor de la parte interna a la eterna. Jediante la eperimentación o$servamos como difiere el cam$io temperatura producido al utilizar diferentes aislantes, interpretando ue material es m!s resistente ue otro, y lo ue esto implica en la temperatura del mismo determinando as la eficiencia de estos aislantes. G$servamos la acción ue tiene un aislante so$re un recipiente, al compararlo con la tasa de transferencia de calor del mismo con y sin aislamiento, notando resultados $astante diferentes en los dos casos. Identificamos la incidencia no solo de la resistencia del aislante, sino tam$ién del espesor ue tiene el mismo el cual es inversamente proporcional al flujo de calor en el mismo. 2oncluimos ue la conductividad térmica de un material es una medida de la capacidad del material para conducir calor, un valor elevado de este indica ue el material es $uen conductor del calor y uno $ajo indica ue mal conductor o un aislante. %a transferencia de calor en cualuier sistema vara se"Cn el material aislante empleado. *e de$e tener en cuenta la constante de conductividad (-), ue es propia de cada material, después de 'a$er ele"ido dic'o material se procede a calcular el ran"o de espesor necesario para la transferencia de calor o$jetivo.
BIBLIOGRA9IA :OLMA1* #ransferencia de calor. &ditorial JacBraKLMill. ;555 CE1GEL; <. #ransferencia de 2alor y Jasa. &ditorial JacBraKLMill. ;556.
