PRIMER PARCIAL 1-2013

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- MEC 2251 A-B PRIMER PARGIAt ORURO, 20 DE ABR¡I DE 2013 TtEMpO 2 HORAS
-yÁUrrhorno semiesférico eléctrico, cuyo riiámetro inter¡'o es 0,50 [m], está construido de ladriito refractario {k* = 0,19 Wm "C)rcon un espesorde 60 [mm]. La temperatura intema del homo (superficie intema del ladrilto) es de 180fcj. por enciiRa dei
ladrillo se colocan varias c|Pi"-!e un ajslante cuya conductividad de 0,036 [W/m oC] y un espesor de i tÉutgl, que tiene un
costo en el mercado de 100 I$1m1. El horno es calentado meciiante resistencias elédricas cuyo costo ás O,ée i$¿fW-f,¡, *¡
aislante tiene una vida Útil de 5,5 años, el lrabajo rlel horno e* de 24 horas at día y 300 rtías at año. La temperáuáO"l-*üio
ambíenle es 30 fcl y;q_psde consíderar un coeficiente de convección, entre la superficie externa d"l ;i;i;;i;l-;i ffi;;
ámbiente, cle 9,8 [W/ m'"C]. Se debe encontrár ei nÚmero más edecuado de eapas de alslante e]derno (por encima Oél laOrttto¡.
2.- Un horno grande de paredes planas está fabricado por dos capas de ladrillos: Le primera eapa es de un iacirillo espeáat
cuyo e§pesor es de 125 [mm] y una conductivídad de k, = (0,28 + 0,00023-T) ^[W/moC] (donde T en 
oC). La segunda capa Oe
ladrillo común cuyo^espesor es de 500 [mm] y una conductirridad kz = 0,7 [WmoC]. Las-temperatura en ia superficie interi'or del
homo es de 1100 ["C] y en la superficie exterior es de 50 [9CI. Calcülar lai pérdiáas oe catár por t 1m21áe tá pared det horno.
Por razones de espacio es neeesario reducir a la mitad el espesor de la capa üe ladrillo común f poner er{re las capas de
ladrillos un aislante cuyo coeficiente de conductividad k3 = (0,113 + 0,00023-T) (donde T en oC¡, ¿Cuá¡ debe ser el espesor del
aislante para que las pérdidas de calor permánezcán invariables cuando tas témperaturas en lásluperRcies, interna y externa,
de la pared son las mismas.
3.- Un motor de dos tiempos de una motocicleta tiene un cilindro de duraaluminio ft = 18g W/moC) de 12 [cm] de altura y 12
[cm] de diámetro exterior provisto de aletas círcunferencialés de 6 [mm] de espesor y 20 [mm] de longituú, sbparaOos entre
centros o pass de-12 [mm]. Cuando Ia motocicleta imprime una veiocidad de 90 fkmihora¡, ias támperat"uras en la base de tas
aletas es de 212 ftl,!11!9o,Fli¡ry está a 27 f1i. Detenninar ei flujo de calordel cilindrá at mediá ambiente, si et coeficiente
de eonvección es de 60 [Wm'"G]. En éstas condieiones, la eficiencia de una aleta es de g3 [%]
4-- Escribir las ecuaciones de Área Media de: a) Ecuacién Generalizada, b) Pared Plana, c) pared Cilíndrica, d) pared Esférica.
NOTA.- Preguntas 1,2 y 3 tiene un yator de 30 f/ol y Ia 4 un vator de 10 [%J.
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, Dos esferas negras concéntricas intercambian calor entre ellas por radiación. La eshera interior
tiene un radio áe llcrn] y una temperatura de 500['C], la esfera externa tiene un radÍo de 10[cm] y
una temperatura de 250fC]. Calcule el fluio de calor neto enffe ambas esferas. o = 5.67x10's[Wmz
K4l.
Datos:
11 := lcm =0.01m T1 := 500"C =773-lf("
12:= 10cm = 0.1m T2:=,250oC = 523.1s<
-cWo ;= 5.67.10 -_-
2 _"4. m.Á.
§olución: ,
Flujo de calor por radiación de dos cuerpos negros (no se deben tomar en cuenta los factores
de emisividad):
Qrad = a'o'(r1a - ';)
Para el área; se tomara el área media por ta radiacién entre amb-as esferas:
Ai:= 4'i'r12 =t.ZS1r.'tA 
3;a?.
Area rnedia para esferas:
Ám:= Joto" = o.o13m
)2A"= 4'n'r2* = 0.12ún-
Flujo de calor neto éntre ambas esferas.
f ¿ ¿\
Qrad := A'o.[T1' -TZ' ) =201.22Ñ'l
Á := A- = 0.013
L
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?ar.A Ci\t^Ñt'a : A" -Ai[r,, ti
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A'rn'= Ai: Ae
Á.f . Ate. ltsá'ta
!a.eá" Q\anó :
( ecuacü.r",) Q,trwxo\iz¡Aa =A*:;x-{-l--
Jx, - 'A
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üniv. Iver Sgque §uticrrez