transferencia de calor silabus

7/21/2019 Transferencia de Calor Silabus

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL PERFACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERA

Transferencia de CalorEspecialidad : Ingeniera Mecnica Clave : MEC286rea : Energa Crditos : 4,25Ciclo : Octavo Teora : 3 horas semanalesSemestre : 2015-1 Prctica : 2 horas quincenalesProfesor : Juan Cruz Laboratorio : 3 horas quincenales

Requisitos : MEC208, MEC209

I. DESCRIPCIN DEL CURSO

En conjunto con los cursos de Termodinmica y Mecnica de Fluidos, el curso Transferenciade Calor permite al estudiante desarrollar un anlisis global sobre el uso y aplicacin deSistemas, Mquinas y Equipos, empleados en la transformacin de energa. Por ello seestudian los procesos de Conduccin en rgimen estacionario. Luego los Procesos deIntercambio Radiante difuso. Finalmente los Procesos Convectivos, tanto en una sola fasecomo con cambio de fase, para ser aplicados en la evaluacin trmica de Intercambiadores deCalor.De este modo se relacionan los principios de la Termodinmica y de Mecnica de Fluidos conlos del Flujo de Calor, desarrollando en el estudiante capacidad de anlisis y clculo trmico,

que le permita evaluar situaciones que podran incluso no haber sido contempladas en elcontenido temtico, y que puede encontrar en su futura actividad profesional.

II. OBJETIVOS

Objetivo General:Al finalizar el curso el estudiante habr desarrollado la capacidad para aplicar adecuadamentelas relaciones para evaluar trmicamente un proceso o instalacin que involucre flujo de calor,o un equipo de transmisin de transmisin de calor.

Objetivos Especficos: Desarrollar en el estudiante capacidad para discriminar los mecanismos de transmisin de

calor que ocurren en casos reales diversos, identificar la importancia de cada uno de ellos yestablecer las ecuaciones bsicas que permitan cuantificarlos.

Desarrollar en el estudiante capacidad para evaluar procesos de conduccin, relacionadoscon la reduccin (aislamiento) y aumento (superficies extendidas) de la transmisin decalor; cuantificndolos en forma apropiada.

Desarrollar en el estudiante capacidad para evaluar los procesos de intercambio radianteentre cuerpos reales, determinando propiedades radiantes, factores de forma radiantes y

flujo de calor por radiacin, utilizando procedimientos diversos (sistemas de ecuacionessimultneas, red anloga, o matrices).


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Desarrollar en el estudiante capacidad para evaluar diversos procesos convectivos (con osin cambio de fase) determinando los coeficientes convectivos involucrados a partir decorrelaciones experimentales.

Desarrollar en el estudiante capacidad para identificar caractersticas de los equipos detransmisin de calor, determinar el funcionamiento, y dimensionamiento en base a mtodos

bsicos (F-DMLT, E-NTU).

Estos objetivos contribuyen al logro de los resultados (a), (b) y (e) de los once propuestos por elAccreditation Board for Engineering and Technology (ABET) de los Estados Unidos. Los tresresultados mencionados establecen que los alumnos deben alcanzar:(a) Habilidad para aplicar conocimientos de matemticas, ciencias e ingeniera.(b) Habilidad para disear y conducir experimentos, as como para analizar e interpretarinformacin.(e) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniera.

III. PROGRAMA ANALTICOEl contenido temtico se desarrolla en base a 5 unidades, las cuales son:

1. Conceptos Bsicos.- (3 horas)Definiciones bsicas. Mecanismos de Transmisin de Calor. Formas combinadas detransmisin. Analoga de Sistemas Energticos. Propiedades termofsicas de las sustancias.

2. Conduccin del Calor.- (10 horas)

Ecuacin General de Conduccin. Caractersticas de Sistemas Unidimensionales. SistemasCartesianos: homogneos y heterogneos. Sistemas Radiales. Conductividad Trmicadependiente de la temperatura. Coeficiente Global de Transmisin. Sistemas con fuentes deCalor. Sistemas Conduccin-Conveccin. Resistencia Trmica por contacto. Sistemas nounidimensionales.

3. Radiacin Trmica.- (9 horas)Naturaleza de la Radiacin Trmica. Ley de Stefan-Boltzmann: Radiador Ideal. Propiedadesfrente a la Radiacin. Emisividad y Cuerpo Gris. Relaciones de Energa Radiante. Ley deKirchhoff. Intensidad de Radiacin. Comportamiento de superficies reales. Anlisis delIntercambio de Calor por Radiacin.

4. Procesos de Conveccin.- (12 horas)Aspectos Fluido-mecnicos de la conveccin. Anlisis del coeficiente de pelcula. Procesos deConveccin Forzada. Procesos de Conveccin Natural. Conveccin Mixta - Regiones deConveccin. Procesos de Conveccin con cambio de fase. Condensacin Pelicular. Flujos Bi-Fsicos. Condensacin Convectiva. Regmenes de Ebullicin. Ebullicin Convectiva.Correlaciones de Ebullicin.

5. Introduccin a Equipos de Transmisin de Calor.- (9 horas)Clasificacin y aplicaciones. Anlisis de transmisin de calor y distribucin de temperatura.

Correlaciones de Conveccin: en flujo cruzado, equipos tubulares, intercambiadores de


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placas. Anlisis Termohidrulico: DMLT, Efectividad y Nmero de Unidades de Transmisin(-NTU). Aplicacin a problemas de clculo trmico.

IV. BIBLIOGRAFA Cengel, Yunus A., Heat and Mass Transfer. (4thEdition. New York: McGraw-Hill, 2011).

Incropera, Frank P., Fundamentals of heat and mass Transfer (6thEdition, New York: JWiley 2007)

Kreith, Frank, Bohn, Mark. Principios de Transferencia de Calor (Thomson Learning,2002)

Holman, J.P., Transferencia de Calor (McGraw-Hill, 1998)

Bejan, A., Heat Transfer (New York: J Wiley, 1993)

Libros de Consulta: Rohsenow, W.M.- Harnett, J.P.- Ganic, E.N., Handbook of Heat Transfer Fundamentals,

Handbook of Heat Transfer Applications (New York: McGraw-Hill Book Company, 1985)

Bejan, A., Convection Heat Transfer (New York: J Wiley, 1984)

Eckert, E.R.G.- Drake, R.M., Analysis of Heat and Mass Transfer (New York: McGraw-Hill Book Company, 1972)

Informacin, Recursos diversos e Instituciones: Process Associates Inc.: http://www.processassociates.com Engineering Fundamentals Inc.: http://www.efunda.com/formulae/formula_index.cfm American Petroleum Institute API: http://www.api.org American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, ASHRAE:

http://www.ashrae.org Tubular Exchanger Manufacturers Association TEMA: http://www.tema.org National Insulation Manufacturers Association NAIMA: http://www.naima.org

Equipos y productos: API Heat Transfer Inc.: http://www.apiheattransfer.com Alfa Laval Thermal Products: http://www.alfalaval.com Wolverine Tube Inc.: http://www.wlv.com Owens Corning Inc.: http://www.owenscorning.com Armacell Insulation Products S.A.: http://www.armacell.com Spirax Sarco Inc.: http://www.spiraxsarco.com

V. METODOLOGA

El desarrollo del curso contempla clases expositivas basadas en textos (separatas del curso)especialmente elaborados y disponibles para los estudiantes. Esto facilita complementar lasexposiciones con la participacin en aula a travs de breves discusiones en cada unidad,

procurando desarrollar en los estudiantes actitud crtica, cuestionamiento y bsqueda deinformacin.Las exposiciones en aula cuentan con el uso de medios visuales (proyector) con el contenido

temtico a desarrollar, y eventualmente el uso vdeos especficos. Las exposiciones soncomplementadas con la aplicacin y discusin de casos prcticos, y por el trabajo individual


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de los estudiantes (fuera del horario de clases) al desarrollar los casos prcticos que se dejancomo ejercicios; adems con cierta regularidad por la discusin de casos prcticos que se

programan fuera del horario de clases.

Adicionalmente se hace uso de:

Lista de correo electrnico: (profesor y los alumnos matriculados en el curso) mediante lacual con frecuencia se dirigen comunicaciones para coordinar actividades fuera delhorario de clase, como absolver consultas especficas de los estudiantes.

Intranet: Se pone a disposicin de los alumnos documentos y herramientas informticasrelacionados con el contenido temtico del curso (lecturas complementarias, tablas de

propiedades, catlogos de ingeniera, etc.).

VI. SISTEMA DE EVALUACIN

En este curso se aplica la modalidad de evaluacin 2, que establece que el promedio se calculacon la siguiente frmula:

Nota Final = (3 Ex1 + 4 Ex2 + 2 Pa + 2 Pb + 1 TA) / 12

Donde: Exi = Examen isimoPa = Promedio de prcticas Tipo a, sin considerar la menor notaPb = Promedio de todas lasprcticas Tipo bTA = Tarea Acadmica

En el curso se desarrollan actividades (clases, solucin y discusin de casos prcticos) que sonconsideradas en el planteamiento de las preguntas tanto de Prcticas como de los Exmenes.

Las actividades de tareas acadmicas sern designadas por el profesor. Estas pueden ser:monografas, exposiciones en clase, trabajos especiales, informes, controles de lectura,seminarios, participacin en clase, etc. El puntaje obtenido por el alumno por este conceptoser consignado como nota TA.

San Miguel, marzo de 2015

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