Practica 12

Instituto Tecnológico de

Mexicali

Laboratorio Integral I

M.C Norman Edilberto Rivera Pazos

“Practica #12: Determinación de perfiles de Temperatura”

Ambriz Medina Brianda Indira 07/612

Cano Mercado Claudia Azucena 07/373

Murillo Castillo María Margarita 07/0391

Olguín de Lucio Víctor Alejandro 07/708

Romero Parra Manuel De Jesús 07/397

Vega Domínguez Fca. Aurora 07/400

“Ingeniería Química”

Mexicali Baja California a 2 de Junio 2010

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Índice:

Objetivos………………………………………………………………………………………… 3 Introducción…………………………………………………………………………………….4 Fundamento teórico…………………………………………………………………………5 Diseño de la práctica …………………………………………………………………………6

Hoja de datos…………………………………………………………………………..6 Equipo y materiales……………………………………………………..…………..7 Desarrollo de la práctica………………………………………………………… 8

Realización de la práctica…………………………………………………………….…….9 Mediciones. …………………………………………………………………..………..9 Observaciones. ……………………………………………………………………….9

Análisis de datos y resultados. …………………………………………………………..10 Gráficas…………………………………………………………………………..………10 Conclusiones………………………………………………………………….……….12

Referencias………………………………………………………………………………………13

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Objetivos: Determinar experimentalmente los perfiles de temperatura en diferentes Materiales.

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Introducción: El estudio de la transferencia de calor por convección está ligada a la mecánica del fluido dando con ello que se efectué el transporte de energía. En aplicaciones en la ingeniería en los cuales involucra transferencia de calor se requiere de la solución de la ecuación de continuidad, de la ecuación de cantidad de movimiento y la ecuación de energía. Estas tres ecuaciones se pueden reducir a las ecuaciones de la capa limite, región fluida en la que se tiene un apreciable intercambio de calor, otra manera de obtener información de cómo se da aquí el transporte de energía, es determinando la velocidad y la temperatura de manera experimental. En este sentido, en este trabajo se presentan los resultados experimentales de la velocidad y la temperatura en la región de la capa limite. El estudio de la transferencia de calor por convección, es importante ya que muchos sistemas en ingeniería en los cuales está involucrado el transporte de energía, ya sea para retirar o transferir calor, exigen del conocimiento de cómo se lleva a cabo este fenómeno con el propósito de diseñar equipos más eficientes o bien mejorar los que están en funcionamiento. Las aplicaciones en la ingeniería son múltiples y variados, tal es el caso por ejemplo en la refrigeración, en calentadores de agua domésticos, en la combustión, en los que en algunos de ellos es indispensable el uso de un equipo para mover el fluido (convección forzada) hasta aquellos en los cuales no se requiere de fuerzas externas para moverlo (convección natural). En todos estos sistemas el trasporte de calor se da de manera apreciable en una región determinada del flujo de fluido conocida como capa limite. En este sentido, el trabajo que se presenta aquí está orientado a la determinación experimental de los perfiles de temperatura y de velocidad en la región de la capa limite en una placa plana sujeta a un flujo de calor constante en la pared

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Fundamento teórico Sólidos: A bajas temperaturas, los materiales se presentan como cuerpos de forma compacta y precisa; y sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras cristalinas definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Los sólidos son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. La presencia de pequeños espacios intermoleculares caracteriza a los sólidos dando paso a la intervención de las fuerzas de enlace que ubican a las celdillas en una forma geométrica Perfiles de temperatura: La obtención de perfiles de temperatura es el proceso de registrar e interpretar las temperaturas de sus productos (y/o aire) mientras pasan a través de un proceso transportado por una o de lote. Los datos se muestran como un gráfico (perfil) y como datos numéricos. En su forma más simple, esta información le indica cuanto tiempo el producto estuvo por encima de cierta temperatura, cuando se alcanzó la máxima temperatura, y cuál fue la máxima temperatura. Los ingenieros de proceso saben cual debe ser el perfil perfecto para sus productos, y las variaciones de ese ideal indican un problema potencial o una calidad inaceptable. Analizando el perfil usted puede verificar que sus productos sean de la más alta calidad, aumentar la producción, y resolver problemas de producción

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Diseño de la práctica

Hoja de datos

Datos de los materiales Fierro Aluminio Aluminio

H(cm) Temp(C) H(CM) Temp H(CM) Temp(C)

0 118 0 190 0 74.8

3.5 61.4 3 80 3 54

8 37.2 7.5 47.4 7.5 56

12.5 34.2 12 37.6 12 34

18.5 33.2 17.5 34.2 17.5 33.6

23.5 32.2 22.5 33.6 22.5 32.8

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Equipo y materiales Material:

Plancha 2 soportes universales 2 pinsas Termometro de infrarojo Barra de 10 cm de altura de aluminio Barra de 10 cm de altura de cobre

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Desarrollo de la práctica La practica consiste en tomar medición de las diferentes temperatura a distintas alturas de las dos barras metálicas hechas una de Hierro y otra de Aluminio ambas están aisladas con recubrimiento de papel aluminio y algodón, Para aislar el sistema y tomar mediciones correctas de temperatura se incrustaron distintos orificios a el aislamiento a diferentes alturas con el objetivo de realizar mediciones de temperatura con un medidor láser infrarrojo.

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Realización de la práctica

Mediciones

Las mediciones que se tomaron fueron hechas a distintos tiempos sobre los

orificios del aislamiento en la barra con el aparato de medición infrarrojo.

Observaciones

El experimento tomo como referencia una temperatura de cambio en la punta

superior de la barra donde se encontraba el orificio superior para tomar en

consideración las demás temperaturas de ese modo se aseguro que el cambio de

temperatura y el calórico recorriera toda la barra. Hubo pequeñas perdidas de

temperatura debido a unos pequeños defectos en el aislamiento.

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Análisis de datos y resultados.

Se observa en la grafica que conforme avanza la altura la temperatura

disminuye debido a la diferenciación de energía calorífica desde la plancha hasta la

parte superior que también se considera como un incremento gradual de temperatura

por la acción del metal sobre la transferencia de energía.

Aluminio H(CM) Temp(C)

0 74.8

3 54

7.5 56

12 34

17.5 33.6

22.5 32.8

Aluminio H(CM) Temp

0 190

3 80

7.5 47.4

12 37.6

17.5 34.2

22.5 33.6

22.5, 32.8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30

Te

mp

era

tura

°C

Altura cm

Aluminio

Aluminio Temp(C)

Lineal (Aluminio Temp(C))

22.5, 33.6

0

50

100

150

200

0 5 10 15 20 25

Tem

per

atu

ra °C

Altura cm

Aluminio

Aluminio Temp

Lineal (Aluminio Temp )

11

23.5, 32.2

0

20

40

60

80

100

120

140

0 10 20 30

Te

mp

era

tura

°C

Altura cm

Fierro

Temp(C)

Lineal (Temp(C))

Fierro H(cm) Temp(C)

0 118

3.5 61.4

8 37.2

12.5 34.2

18.5 33.2

23.5 32.2

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Conclusiones

Gracias a este experimento comprobamos la razón de cambio de energía

calorífica en las superficies metálicas y comprendimos como se va transmitiendo el

calor a través de las barras inclusive con una posición vertical de ambas. Podemos

concluir que fue un éxito y nos dio una mejor idea del comportamiento del los

materiales metálicos ante los calentamientos externos.

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Referencias

http://www.des_ia.umich.mx/~des_ia/fades06/M03.pdf http://www.datapaq.com/languages/spanish/Home.htm?url=http://www.datapaq.com/languages/spanish/temperature_profiling/index_main.htm