Laboratorio de Problemas N 6

Asignatura: Materiales de Construccin Escuela: Ingeniera Civil

Profesor: Dr. Hernn Alvarado

Conduccin. 1) Una chimenea de hormign armado con dimetro interior d2 = 800 mm, dimetro

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 condicin de que las prdidas 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 hormign armado

no supere 200 C. La temperatura de la superficie interior del revestimiento es de T1 = 425

C; el coeficiente de conductividad trmica de revestimiento es k1 = 0.5 W/mC; el

coeficiente de conductividad trmica del hormign es k2 = 1.1 W/mC.

2) Calcular las prdidas de calor de 1m de una tubera no aislada con dimetro d1/d2 =

150/165 mm tena al aire libre cuando por el interior de sta corre agua con una temperatura

media T1 = 90C y la temperatura ambiente Ta = -15C. El coeficiente de conductividad

trmica del material del tubo es k = 50 W/mC. El coeficiente de transferencia de calor para

el agua y el tubo es 1000 W/m2C y el del tubo y el ambiente es 12 W/m

2C. Determinar

tambin las temperaturas en las superficies interior y exterior del tubo.

3) Una esfera hueca est fabricada de aluminio, (k=202 W/m C) con un dimetro interior

de 4 cm. Y un dimetro exterior de 8 cm. La temperatura interior es de 100 C. La esfera

est recubierta por una capa de 1 cm de un material aislante con k=50W/mC y el exterior

del aislante est expuesto a un entorno con h=20 W/m2C y To =10 C. Calcule la

transferencia de calor en estas condiciones.

Conveccin. 4) Por una tubera de 150 m circulan 0.63 kg/s de vapor hmedo con calidad 10% a una

temperatura de 250 F. El dimetro interior de la tubera es 4. A la salida de la tubera se tiene lquido saturado. Calcular la temperatura de la superficie interior del tubo.

5) Por una tubera de plstico (k = 0.5 W/mK) circula un fluido de modo que el coeficiente

de transferencia de calor por conveccin es 300 W/m2K. La temperatura media del fluido es

100C. La tubera tiene un dimetro interno de 3 cm y un dimetro externo de 4 cm. Si la

cantidad de calor que se transfiere a travs de la unidad de longitud de tubera por unidad

de tiempo es 500 W/m, calcular la temperatura de la superficie exterior de la tubera. Hallar

el coeficiente de transferencia trmica global U basado en el rea de la superficie exterior

de la misma.

Radiacin. 6) En un horno de 1 m

3, las paredes verticales estn hechas de un material aislante. La

resistencia elctrica 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 50C y la del piso 27C. 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 TRAVS DE UN CILINDRO HUECO

Fig. 1 Calor por conduccin en un cilindro hueco.

FLUJO DE CALOR A TRAVS DE UNA ESFERA HUECA

Fig. 2. Calor por conduccin en una esfera hueca