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Material de apoyo docente 
Curso de Fenómenos de Transporte, IIS 2021 
Prof. José Francisco Vílchez M 
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA 
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA 
DEPARTAMENTO DE OPERACIONES UNITARIAS 
FENOMENOS DE TRANSPORTE 
 
Tema: Determinación de perfiles de temperaturas en diferentes geometrías. 
 
F.O.E: Clase Práctica 
 
Ejercicios: 
 
1. Una reacción química genera calor de manera uniforme en un 
cilindro largo de radio igual a 91.4 mm. La velocidad de 
generación es constante e igual a 46.6 W/m3. Las paredes del 
cilindro se enfrían de tal manera que su temperatura se mantiene a 
311.0 K. La conductividad térmica es 0.865 W/m K. calcule la 
temperatura en la línea central del cilindro. 
 
 
2. Por un alambre de calentamiento de acero inoxidable de 5.08 mm 
de diámetro pasa una corriente de 250 A. El alambre tiene 2.44 m 
de longitud y resistencia de 0.0843 Ω. La temperatura de la 
superficie externa se mantiene constante a 427.6 K. La 
conductividad térmica es de k = 22.5 W/m K. Calcule la 
temperatura de la línea central para régimen de estado estable. 
 
 
3. Cierto flujo de calor fluye a través de una pared anular de radio 
interno r0 y de radio externo r1. La conductividad térmica varía 
linealmente con la temperatura desde k0 a T0 hasta k1 a T1. 
Desarrolle una expresión para el flujo de calor a través de la pared. 
Demuestre que la expresión encontrada puede ser simplificada 
cuando (r1 – r0)/r0 es muy pequeño. Interprete el resultado 
físicamente. 
 
 
4. Una esfera hueca con ri = 4 pulg y r2 = 12 pulg tiene una 
temperatura en la superficie interior de 500 F y una temperatura en 
la superficie exterior de 300 F. Determine el perfil de temperatura. 
Calcule la temperatura en un tercio de la distancia entre la 
superficie externa y la interna. Si k = 25 BTU/hr ft F, calcule Q. 
 
 
Material de apoyo docente 
Curso de Fenómenos de Transporte, IIS 2021 
Prof. José Francisco Vílchez M 
5. La pared de protección para un reactor nuclear esta expuesta a 
radiación de rayos gamma, que se traduce en generación de calor 
de acuerdo a la siguiente ecuación: 
ax
n eqq
−= 0 
en cuya expresión a y q0 son constantes. Usando esta relación para qn, 
determine la distribución de temperatura en la protección, si la pared 
tiene espesor de δ y sus caras interna y externa se mantienen a T1 y T2 
respectivamente 
6. Determine la distribución de temperatura en una pared plana que 
contiene una fuente de calor distribuida uniformemente qx, 
manteniendo la cara interna a T1 y la cara exterior a T2. El espesor 
de la pared es 2B. 
 
 
7. Una pared plana cuyo espesor es δ, tiene su cara interior (x = 0) 
perfectamente aislada. Su cara exterior (x = δ) a TW. Deduzca una 
ecuación para la distribución de la temperatura T(x), cuando la 
generación de calor interna esta dada por: 
 
( ) 





−=

x
qxq 10 
 
8. Cual es la razón de perdida de calor de la superficie de una esfera 
cuyo diámetro es de 6 pulg, con generación interna de calor dada 
por: 
 






−=
0
0 1
r
r
qqr 
donde q0 = 100 BTU/hr ft3 
 
9. Determine el efecto de la convección libre sobre el valor de 
aislamiento de un espacio horizontal de aire. Dos grandes placas 
metálicas horizontales paralelas están separadas por un espacio de 
aire de 1 pulgada, donde el aire está a una temperatura media de 
130 ºC. ¿Cuánto más caliente puede estar la lámina inferior (con 
respecto a la lámina superior) sin provocar el planteamiento de la 
convección celular libre? ¿Cuánto puede incrementarse esta 
diferencia de temperatura si entre las dos láminas se coloca una 
hoja metálica muy delgada?