TRANSFERENCIA DE CALOR EN ESTADO TRANSITORIO DE ENFRIAMIENTO GLOBAL EN UNA PLACA FINITA

TRANSFERENCIA DE CALOR EN ESTADO TRANSITORIO DE ENFRIAMIENTO GLOBAL EN UNA PLACA FINITA

(HEAT TRANSFER IN A TRANSITORY SYSTEM OF GLOBAL COOLING IN A FINITE PLATE)

Jesica Mojica^[1], Juan David Pelaez^[2], Julián Paredes ^[3], David Vanegas^[4].

Fundación Universidad de América- Bogotá D.C

1. RESUMEN

Si un cuerpo sólido se encuentra a alta temperatura, y es sometido de forma repentina a la temperatura ambiente, transcurre un tiempo determinado para que el cuerpo  y el ambiente estén en equilibrio, es decir, que el cuerpo iguale a la temperatura del ambiente. Para analizar este proceso se tomó en cuenta el material utilizado, su espesor, la temperatura ambiente, y el cambio de temperatura del cuerpo con el paso del tiempo.

Primero se utilizó una placa de hierro y procedimos a calentarla en la mufla hasta una temperatura de 450 °C. Luego, se expuso la lámina al aire ambiente y se procedió a tomar las temperaturas cada 15 segundos los primeros 5 minutos y posteriormente cada 30 segundos durante otros 5 minutos en el momento en que la temperatura de la placa oscilara entre 200 y 250°C. Y se hizo lo mismo con una placa de zinc. Con esta información, más datos adicionales, como la densidad, calor específico, coeficiente de conductividad térmica de cada placa pudimos obtener los deltas de temperatura, el coeficiente de convección y el número de Biot.

1. ABSTRACT

If a solid body is at high temperature and is subjected suddenly to the ambient temperature, a certain time elapses for the body and the environment to be in equilibrium, that is to say, the body equals the temperature of the environment. To analyze this process was taken into account the material used, its thickness, the ambient temperature, and the body temperature change with the passage of time.

First an iron plate was used and we proceeded to heat it in the muffle until a temperature of 450 ° C. The sheet was then exposed to ambient air and the temperatures were taken every 15 seconds for the first 5 minutes and then every 30 seconds for another 5 minutes at the time the plate temperature oscillated between 200 and 250 ° C. And the same was done with a zinc plate. With this information, additional data, such as density, specific heat, coefficient of thermal conductivity of each plate we were able to obtain the temperature deltas, the convection coefficient and the Biot number.

1. PALABRAS  CLAVES

Numero de Biot, enfriamiento, calentamiento, temperatura de equilibrio, sistema transitorio, placa finita-

KEY WORDS

Biot number, cooling, warming, temperature of balance, transitory system, finite plate.

1. CONTENIDO

4.1  INTRODUCCION

El análisis de sistemas transitorios se realiza a partir de parámetros importantes como el número de Biot (Bi), este relaciona la transferencia de calor por conducción en un cuerpo en comparación a la transferencia de calor por convección en la superficie del mismo cuerpo. Cuando el valor de Bi es muy bajo (<0.1) se podrá aplicar este sistema y se puede decir que la temperatura se mantendrá de forma uniforme debido a que esta solo dependerá del tiempo

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4.2 MATERIALES Y METODOS

Para llevar a cabo este laboratorio se necesitó: lámina de Acero SAE1020 y lámina de Zinc, una mufla, calibrador, cronometro, soporte y pinzas. El laboratorio se llevó a cabo a condiciones normales, con una temperatura ambiente de 19,5. El procedimiento consistió en calentar las láminas en la mufla hasta una temperatura entre 200ºc a 250°C, después de esto se retiró la lámina de Acero1020 y se procedió a tomarle un perfil de temperaturas durante 10 minutos consecutivos, cada 15 segundos hasta los primeros 5 minutos y después cada 30 segundos hasta completar los 10 minutos. Luego se hizo el mismo procedimiento con la lámina de zinc. También se tomaron medidas de los espesores de dichas láminas para calcular el coeficiente de transferencia de calor por convección, el número de Biot y el número de Fourier.

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