CP N°3 Mecanismos Combinados TQ (Abril 2020)

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Ing. Ernesto J. Acevedo Lugo 
TRANSFERENCIA DE CALOR 
 
Clase Practica: sobre mecanismos combinados de convección y conducción 
en superficies planas sin generación. 
 
#1.- Tenemos un cilindro de vidrio de 1.3 mm de diámetro y 1 m de longitud. Uno de sus extremos 
se mantiene al punto de ebullición normal del Tolueno, 110.6oC. El otro extremo se fija a un bloque 
de hielo. La conducción longitudinal en la barra es de estado estable. El calor de fusión del hielo es 
79.7 cal/g. La conductividad térmica del vidrio es 0.86 W/m.K. Suponga que no se pierde calor desde 
la superficie expuesta de la barra. Encuentre: 
a.- La cantidad de calor transferido en J/s. 
b.- El número de gramos de hielo que se funden en 30 minutos. 
 
#2.- Considere una pared de cobre (k = 375 W/m.K.) de 1 cm de espesor la cual está expuesta por 
una de sus superficies a vapor de agua condensándose (h = 10000 W/m2K) a una temperatura de 
200 °C. La otra superficie está en contacto con aire ambiente (h = 5 W/m2K) a una temperatura de 
25 °C. 
a. Calcule el calor por unidad de área transferido a través de la placa 
b. Determine la temperatura en ambas superficies. 
 
#3.- (Prob. No. 1.22 A.F.Mills) Calcule la carga de calentamiento para un edificio en un clima frio 
cuando la temperatura exterior es de -10oC y el aire interior se mantiene a 20oC. El edificio tiene 350 
m2 de paredes y techo, que presenta una composición de una capa de 1 cm de espesor de cartón 
de yeso (k= 0.20 W/mK), 10 cm de aislante con vermiculita (k=0.06 W/mk) y 3 cm de madera (k=0.15 
W/mk). Los coeficientes de transferencia de calor interno y externo son 7 y 35 W/m2K. 
 
#4.- .- (Prob. No. 1.29 A.F. Mills) Un reactor químico tiene una pared de 5 mm de espesor de acero 
dulce y su interior está revestido con una capa de 2 mm de espesor de cloruro de polivinilo. El 
contenido se halla a 80oC y la temperatura ambiente es de 20oC. La resistencia térmica del interior 
es insignificante (hci, es muy grande), y el coeficiente exterior de transferencia de calor por 
convección y radiación combinada es de 7 W/m2K. 
i) Dibuje el circuito térmico. 
ii) Represente el perfil de temperatura a través de la pared. 
iii) Calcule la perdida de calor para un área de 10 m2. 
 
#5.- Una pared compuesta está constituida por capas de materiales diferentes tal y como se indica 
en la figura. Las superficies extremas se encuentran bañadas por fluidos a 800°C y a 20°C, con 
coeficientes convectivos de 17,4 W/m2.K y 11,6 W/m2.K, respectivamente, calcular: a) El calor 
transmitido por unidad de tiempo a través de la pared; b) La distribución de temperaturas en ella, 
c) Calor transmitido en la unidad de tiempo a través de los materiales B, C y D. Considere que 
AB= ½ AC. Las conductividades térmicas de los diferentes materiales son las siguientes: 
 
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Ing. Ernesto J. Acevedo Lugo 
kA = 1,37 W/m.K ; kB = 0,69 W/m.K ; kC = 0,8 W/m.K ;kD = 0,93 W/m.K; kE= 0,067 W/m.K.