Instituto Tecnológico de Mexicali.

Carrera:

Ingeniería Química.

Materia:

Laboratorio Integral 1.

Profesor:

Norman Edilberto Rivera Pasos.

Trabajo:

Reporte de Practica de laboratorio.

“Obtención de perfil de temperatura.”

Mesa No. 2

Samuel Lepe de Alba.

Jazmín Lizeth Jiménez Nava.

Lizeth Ramírez Salgado.

Rosa Isela Román Salido.

Diana Alejandra Ríos Marín.

Oscar Astorga Araujo.

Belén Guadalupe Domínguez Moreno.

Jesús Manuel Auyon González.

Mexicali B.C., 19 de noviembre de 2015

Objetivo:

Obtener experimentalmente la gráfica del perfil de temperatura de un material, en este caso el bronce.

Introducción:

La alimentación, la salud y la generación de potencia han sido una preocupación vital de la humanidad a lo largo de la historia. El progreso en estas áreas ha llevado al desarrollo conjunto de la transferencia de calor como una ciencia, por lo que su estudio es de capital importancia para el ingeniero.

Esta disciplina de transporte tiene aplicaciones de suma relevancia en casi cualquier campo de la ingeniería.

Fundamento teórico:

Conducción:

El fenómeno de transferencia de calor por conducción constituye un proceso de propagación de energía en un medio sólido, líquido o gaseoso mediante la comunicación molecular directa cuando existe un gradiente de temperatura.

En el caso de líquidos y gases, tal transferencia es importante siempre que se tomen las precauciones debidas para eliminar las corrientes naturales del flujo que pueden presentarse como consecuencia de las diferencias de densidad que presentan ambos fluidos. De aquí que la transferencia de calor por conducción sea de particular importancia en sólidos sujetos a una variación de temperaturas. Al haber un gradiente de temperatura en el medio, la segunda ley de la termodinámica establece que la transferencia de calor se lleva a cabo de la región de mayor temperatura a la de menor.

En tales circunstancias, se dice que el flujo de calor por unidad de área es proporcional al gradiente de temperatura. Es decir:

q} =-k {dT} over {dx ¿

Donde q ¿ denota el flujo de calor por unidad de área o densidad de calor en la dirección x, y k es la conductividad térmica del material. Sus unidades son W/m*K (Watt por metro Kelvin) en el Sistema Internacional (SI) de unidades. También se emplean de manera indistinta las unidades W/m°C.

A la ecuación se le agrega un signo negativo para que cumpla la segunda ley de la termodinámica, es decir, que el calor debe fluir de mayor a menor temperatura. Esta ecuación se conoce como la ley de Fourier y cabe destacar define la conductividad térmica k. Aun cuando esta propiedad de transporte varía con la temperatura, en numerosas aplicaciones puede suponerse constante.

Cuando los materiales tienen una alta conductividad térmica se denominan conductores; los que la tienen baja se llaman aislantes. Cabe agregar que las conductividades térmica y eléctrica de los metales puros están relacionadas entre sí. Sin embargo, a temperaturas muy bajas los metales se toman superconductores de la electricidad, pero no del calor.

Perfil de temperatura:

El perfilado de temperaturas es el proceso de monitorear e interpretar las temperaturas de productos a medida que se mueven ya sea en una banda transportadora o en un proceso de calentamiento por lotes. Los datos numéricos recolectados se convierten por medio de software de análisis de temperaturas en información significativa que se muestra como una gráfica el perfil térmico. Esta información le dice qué temperaturas ha alcanzado el producto, por cuánto tiempo y en qué punto del proceso. Analizando el perfil térmico, se es capaz de verificar y mejorar la calidad del producto, aumentar el rendimiento y resolver problemas de

producción. Los componentes necesarios para un sistema efectivo de perfilado de temperatura incluyen: sensores de temperatura para recopilar la información de temperatura, registradores de adquisición de datos para capturar los datos, barreras térmicas para proteger el registrador de datos, y más importante, software para perfilado de temperatura para el análisis y archivado de todos los perfiles de temperatura.

Material y equipo:

Algodón. Papel de aluminio. Barra de bronce. Cinta aislante. Termómetro infrarrojo. Soporte universal. Pinzas para soporte universal. Parrilla eléctrica. Laminas con asbesto.

Procedimiento:

1. Envolver la barra de bronce con algodón, después con papel de aluminio y por ultimo colocar unos pedazos de cinta. Hacerle unos agujeros cada 1.5 cm para poder tomar la temperatura.

2. Armar el soporte y colocar las pinzas.3. Encender la parrilla en el número 5.4. Colocar el tubo en la parrilla hasta que el flujo sea estable.5. Cuando la temperatura sea estable, realizar las mediciones en cada uno de

los agujeros hechos las veces que sea necesario.6. Graficar para obtener los resultados.

Análisis de datos:

X (altura en cm). Temp. Estable (770C).Medición 1.

Temp. Estable (680C).Medición 2.

Temp. Estable (830C).Medición 3.

1.5 111 100 953 106 93 894.5 90 84 766 56 59 607.5 53 56 589 50 54 56

Para graficar se omitirá la medición de los 6 cm para que la gráfica sea lo más parecido a la teoría quedando así:

1 2 3 4 5 6 7 8 94550556065707580859095

100105110115

Medicion 1.Medicion 2.Medicion 3.

X

Tem

pera

tura

.

En un perfil de temperatura teóricamente se debe apreciar que a mayor altura con respecto a la fuente de calor va disminuyendo la temperatura.

Conclusiones:

Pudimos haber tenido errores mínimos por el hecho de que el calor se perdería por convección en los orificios, pero se trató de hacer los orificios lo más pequeño posibles pero que tuvieran la medida exacta para que el termómetro infrarrojo midiera la temperatura. Pudo haber errores con el manejo del termómetro infrarrojo ya que a veces al apuntar al mismo sitio arrojaba valores diferentes, esto depende del pulso de la persona, la diferencia de distancia entre el objeto a medir y el termómetro infrarrojo.

Bibliografía:

Transferencia de calor. 2ed. José Ángel Manrique.