Manual de Pract. Fen de Transpdocx

8/20/2019 Manual de Pract. Fen de Transpdocx

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MANUAL DE LABORATORIO

DE

FENÓMENOS DE TRANSPORTE

INGENIERÍA BIOQUÍMICA

RETÍCULA 2010

Fecha de elab!ac"#$ %a!& 201'


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INSTITUTO TECNOL(GICO SUPERIOR DE ATLI)COOrganismo Público Descentralizado del Gobierno del Estado de Puebla

INTRODUCCIÓN

En base a las necesidades existentes para el buen desarrollo de la materia de

Fenómenos de Transporte II, se elabora el presente manual como un trabajo

colaboratio de los inte!rantes del Consejo T"cnico, #ormado por los pro#esores

$ue %an impartido la materia & desarrollado practicas con los materiales &

e$uipos existentes en los 'aboratorios de Fisico$u(mica & )io$u(mica, de i!ual

#orma seleccionando material por medio de una inesti!ación documental &

pr*ctica de material existente en diersas #uentes de pr*cticas de 'aboratorio

para la asi!natura de Fenómenos de Transporte con la #inalidad de $ue el

alumno ad$uiera las competencias espec(#icas $ue marca el pro!rama de

trabajo de la materia+En este manual se proponen pr*cticas $ue cumplan principalmente el objetio

de-+ Coad&uar a la asimilación de los conocimientos & conceptos desarrollados

en la clase de teor(a+.+ Complementar & contrastar la experiencia teórica con la experimental

/+ Inte!rar los conocimientos de manera ertical+0+ Desarrollar las %abilidades de planeación, dise1o, ejecución & an*lisis de

experimentos para la resolución de problemas+2+ Re#or3ar las %abilidades de comunicación escrita

+Con este manual se $uiere contribuir al trabajo del 4rea de In!enier(a

)io$u(mica , interesada en la #ormación inte!ral de los In!enieros )io$u(micos,

capaces de identi#icar, plantear, ealuar & resoler problemas t"cnicos, de

in!enier(a & económicos, mediante el conocimiento & la aplicación de las

metodolo!(as de las ciencias & de la in!enier(a, con una actitud re#lexia,

creatia, inte!radora, cr(tica & "tica al identi#icar los problemas, !enerando

alternatias de solución, resolución & ealuación de resultados+

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I INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ATLI)CO

ORGANISMO PÚBLICO DESCENTRALIZADO DEL GOBIERNO DEL ESTADO

ÍNDICEP*+,-

5R6CTIC6 No+

-

DETER7IN6CIÓN DE 5ERFI'E8 DETE75ER6TUR6 EN UN CUER5O 8Ó'IDO

.

5R6CTIC6 No+

.

TR6N8FERENCI6 DE C6'OR 9 C4'CU'O DE '6CONDUCTI:ID6D T;R7IC6

-?

5R6CTIC6 No+

/

TR6N8FERENCI6 DE C6'OR 5ORCONDUCCIÓN EN UN6 56RED 5'6N6

CO75UE8T6

.-

5R6CTIC6 No+

0

RE8O'UCIÓN DE 5RO)'E768 DE

TR6N8FERENCI6 DE C6'OR 5OR

CONDUCCIÓN, UTI'I@6NDO 7;TODO8

NU7;RICO8, 7EDI6NTE E' 8OFTA6RE EES

.2

5R6CTIC6 No+

2

8EC6DO CON:ECTI:O R6DIO6CTI:O /?

5R6CTIC6 No+

B

INTERC67)I6DOR DE C6'OR DETU)O8 CONC;NTRICO8

0.

5R6CTIC6 No+

?

DE5ENDENCI6 DE' E85E8OR DE '65E'CU'6 E8T6NC6D6 CON E' 4RE6 DETR6N8FERENCI6, 56R6 UN :65OR UE 8EDIFUNDE EN E' 6IRE+

0?

5R6CTIC6 No+

TR6N8FERENCI6 DE 7686 EN ENCURTIDO8+ 2-

1

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PR.CTICA 1/

DETERMINACIÓN DE PERFILES DE TEMPERATURA EN UN CUERPOSÓLIDO

T"e% de elab!ac"#$ 2 h!a,

OBETIO GENERAL

6l t"rmino de la pr*ctica, el alumno ser* capa3 de identi#icar & medir latras#erencia de calor, a tra"s de un cuerpo sólido+

OBETIOS ESPECÍFICOS

-+ El alumno reali3ar*, el balance de calor total a tra"s de una arilla sólida

de bronce+.+ El alumno, determinar* la cantidad de calor $ue se trans#iere a tra"s del

cuerpo sólido aplicando la le& de Fourier /+ El alumno determinar* la cantidad de calor perdido %acia los alrededores,

mediante el c*lculo del coe#iciente de transmisión de calor 0+ El alumno identi#icara, cuando se alcan3a el estado estacionario de

trans#erencia de calor, mediante un per#il de temperatura+

COMPETENCIAS

Comprender los principios del balance microscópico de ener!(a por conducción &

aplicarlos en la estimación de per#iles de temperatura en diersos problemas de

in!enier(a+

ANTECEDENTES

TRANSPORTE MOLECULAR DE LA ENERGIA

Fenómenos de Transporte+

2

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'as #ases de una sustancia simple, sólida, l($uida & !aseosa, est*n asociados consu contenido de Ener!(a+ En la #ase sólida las mol"culas *tomos est*n mu&

cercanos, dando esto ri!ide3+ En la #ase l($uida existe su#iciente Ener!(a T"rmica

para extender la distancia de las mol"culas ad&acentes, de manera $ue se pierde

la ri!ide3+

En la #ase !aseosa, la presencia de Ener!(a T"rmica adicional resulta en una

separación relatiamente completa de los *tomos mol"culas, de manera $ue

pueden permanecer en cual$uier lu!ar de un espacio cerrado+ Tambi"n se %aestablecido $ue, donde$uiera $ue ocurra un cambio de #ase #uera de la re!ión

cr(tica, se inolucra una !ran cantidad de Ener!(a en esa transición+

5ara una misma sustancia en sus di#erentes #ases, sus propiedades T"rmicas

tienen di#erente orden de 7a!nitud+ 5or ejemplo, el Calor Espec(#ico por unidad de

7asa es mu& bajo para los sólidos, alto para los l($uidos, & usualmente, de alores

intermedios para los !ases+ 6simismo, en cual$uier cuerpo $ue absorba pierda

Calor, debe considerarse si el cambio es de Calor latente, o 8ensible, o de

6mbos+ 7*s aGn, se sabe $ue una #uente de calor es capa3 de !randes

excitaciones subatómicas, a tal !rado $ue emite Ener!(a sin nin!Gn contacto

directo con el receptor, & este es el principio #undamental de la Radiación+

Cada tipo de intercambio ex%ibe sus propias peculiaridades+

Meca$",%, de la 3!a$,4e!e$c"a de Cal! +H a& tres #ormas di#erentes en las

$ue el Calor puede pasar de la #uente al receptor aun cuando muc%as de las

aplicaciones en la In!enier(a son combinaciones de dos o tres, como en el caso delos #enómenos de transporte, en la ma&or(a de los casos interactGan entre s(, por

lo $ue es mu& di#(cil erlos aislados a cada uno+ Estas #ormas son Conducción,

Conección & Radiación+

C$ce3, B*,"c,

3

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Cal!"%e3!5a, es la Ciencia $ue se encar!a de la medición de cantidad de ener!(a!enerada en un proceso de intercambio de calor+

Cal!5%e3!, es el instrumento de medición $ue permite cuanti#icar la cantidad deener!(a calor(#ica en un proceso de intercambio de calor, a tra"s de la mediciónde ariables tales como la temperatura & la capacidad calor(#ica de una sustancia .

Cal!6 es una #orma de identi#icar la presencia o ausencia de ener!(a, en este

caso calor(#ica, mediante la presencia de un !radiente de temperatura, entre una

sustancia caliente & una sustancia #r(a+ Tambi"n representa la cantidad de ener!(a$ue un cuerpo trans#iere a otro como consecuencia de una di#erencia de

temperatura entre ambos+

T!a$,4e!e$c"a de Cal!6 es un proceso mediante, el $ue se intercambia ener!(a

en #orma de calor entre distintos sustancias o cuerpos, o bien puede ser un mismo

cuerpo pero con di#erente temperatura en di#erentes re!iones del cuerpo+

F!%a, de 3!a,4e!e$c"a de cal! + El calor se trans#iere principalmente por /

mecanismos, $ue son conección, radiación & conducción+ 6un$ue estos tres

procesos pueden tener lu!ar simult*neamente, !eneralmente uno de ellos

predomina sobre los otros dos, dependiendo del proceso de estudio+

C$d7cc"#$6 !eneralmente se asocia a los sólidos, en el sentido de $ue este

mecanismo de trans#erencia es necesario el contacto entre la sustancia caliente &

la sustancia #r(a+

5or ejemplo, 8i se calienta un extremo de una arilla met*lica, de #orma $ue

aumente su temperatura, el calor se transmite %asta el extremo m*s #r(o por

conducción+

'e& de Fourier

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C$8ecc"#$6 este tipo de mecanismo de trans#erencia de calor, es asociado a los

#luidos, debido a su constante moimiento+ 5or ejemplo, si existe una di#erencia de

temperatura en el interior de un l($uido o un !as, se produce un moimiento del#luido+ Este moimiento trans#iere calor de una parte del #luido a otra por un

proceso llamado conección+ El moimiento del #luido puede ser natural o #or3ado+

Esta dada por la le& de NeJton de trans#erencia de calor

Q= Ash(T −Ta)

Rad"ac"#$6 'a trans#erencia de calor por radiación presenta una di#erencia

#undamental respecto a la conducción & la conección, esta di#erencia es $ue las

sustancias $ue intercambian calor no tienen $ue estar en contacto, sino $ue

pueden estar separadas por un ac(o+ 'a radiación es un t"rmino $ue se aplica

!en"ricamente a toda clase de #enómenos relacionados con ondas

electroma!n"ticas+

Esta inolucra la Trans#erencia de Ener!(a Radiante desde una #uente a un

receptor, parte de la Ener!(a se absorbe por el receptor & parte es re#lejada por "l+

)as*ndose en la 8e!unda 'e& de la Termodin*mica, )olt3mann estableció laelocidad a la cu*l una #uente de Calor es

dQ=σεdAT 4

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Esta se conoce como la 'e& de la Cuarta 5otencia, T es la temperatura absoluta,K ses una constante adimensional , pero e es un #actor peculiar a la Radiación & se

llama Emisiidad, i!ual $ue la conductiidad T"rmica L ó el Coe#iciente de

Trans#erencia de Calor %, debe determinarse experimentalmente+

Te%e!a37!a6 es una ma!nitud #(sica $ue mide la concentración de ener!(a, esto

si!ni#ica $ue la temperatura es una propiedad #(sica $ue mide $ue tan caliente o

#r(o esta una sustancia+ 'a temperatura se mide en unidades llamadas !rados, por medio de los termómetros o termopares+ Un termómetro es un instrumento $ue

mide la temperatura de un sistema en #orma cuantitatia+ 'as escalas de

temperatura #ueron desarrolladas por los cient(#icos con el propósito de comunicar

& comparar sus resultados+ 'as dos mas utili3adas son las Celsius & =elin+

LE9 DE FOURIER

'a le& de Fourier, establece $ue la densidad de #lujo de calor por conducción, es

proporcional a un !radiente de temperatura, e inersamente proporcional a la

distancia de propa!ación del calor+

q x=k dT

dX

Donde

!" # cantidad o densidad de calor [#] cal cm$2 s$1 L M constante de conductiidad de calor M cal cmH- sH- =H-

dT M !radiente de temperatura M =

dx M !radiente de despla3amiento M cm

%

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Esta le& aplica, para este caso en donde se considera $ue la cantidad de calor esconstante & la propa!ación del calor es unidimensional +

Balance de calor en un elemento diferencial de la barracon pérdidas de calor

8e tiene una barra sólida $ue se calienta con una #uente el"ctrica en la parte

lateral de la barra en contacto uni#orme con el *rea transersal, las p"rdidas de

calor se trans#iere en el *rea super#icial+Fuente de calor

'e& de continuidad del calor en un estado no estacionario con p"rdidas de calor

Ley de continuidad del calor en un estado no estacionario conpérdidas de calor

Ac7%7lac"#$ : ;cal! "$"c"al< =; cal! ! c$d7cc"#$< = ;cal! e!d"d !

c$8ecc"#$<

dT

dt =[k A T dT dX ]−[−k AT dT dX ]− As h (T −T a ) T −T a

&

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'e& de continuidad del calor en estado estacionario


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(i !) es constante ) a*licando le) de +ourier

q x+∆ x Δx

k = ΔT

METOOLO!"#

-+ Explicación del e$uipo & nodos en la arilla.+ Ubicación de la #uente

/+ 8e enciende el e$uipo

0+ Tener a la mano un cronometro para reali3ar lecturas de las temperaturas

2+ 8e llea a /+- olts & IM P+-

B+ 8e enciende el cronometro & en 2 min transcurridos se toma las lecturas de las

temperaturas de T- a la TS+

?+ 5ara obserar la estabili3ación las temperaturas se si!ue tomando las

temperaturas en -P,-2, .P, .2 & /P min+ Con este oltaje se %an estabili3ación las

temperaturas en cada nodo de entre /P & /2 min+ Con un error P+-HP+.

+ 8e obtiene la estabili3ación & se subra&a las temperaturas permanentes en el

Gltimo tiempo+ Estas temperaturas se tomaran para el balance de ener!(a+

S+ Encontrada la estabili3ación de las temperaturas en cada nodo en se!uida se

reali3a la se!unda prueba+

-P+ 8e llea a ?+B :olts & IMP+.S

--+ 9 nueamente se procede con el punto 0

-.+ 8e toman lecturas de 2, -P, -2, .P,.2, /P,/2 min+ Con este oltaje se a

encontrado en un interalo de tiempo de /2 a 0P min+

-/+ 8e procede al punto +

-0+ Obtención de !ra#icas de e,3ab"l"&ac"#$ de temperaturas & tiempo+

,

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-2+ Obtención de !ra#icas de temperaturas en cada tiempo contra lon!itud de labarra !>+"%e$ e!%a$e$3e+

-B+ )alance de calor en cada nodo obteniendo el calor conducido & perdido con

respecto al calor inicial+

'a pr*ctica considera P min para las pruebas & /P min de explicación del e$uipo

en un total de tiempo empleado de --P min+

ra#ica de estabili3ación & r"!imen permanente

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CALCULOS BALANCE DE CALOR

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Encontrado el r"!imen se toman en cuenta las temperaturas en cada nodo C6'OR INICI6' V C6'OR 5OR CONDUCCION V C6'OR 5ERDIDO

Qinicial−Q x−Q perdido=0

El inicial se calcula con la #uente

inicialM : WIM Jatts

Qinicial=V ∗ I =watts

9

Q x= A T k T x−T 0

x− x0

SE CALCULAN LOS FLU) ? FLUO DE CALOR EN CADA NODO

El #lux inicial se calcula con

qinicial=Qinicial

At

'os si!uientes #lux en cada nodo se calculan con la ecuación de Fourier

q x+∆ x=k T x−

T 0 x− x0

Donde TPM es la temperatura inicial

8e calcula los #lux en cada nodo con respecto a la inicial+

8e calcula el #lujo de calor para cada nodo

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Q x=q( π D2

4 )

Tabla de conducción de calor con #lux & #lujo de calor

SE CALCULA EL CALOR PERDIDO EN CADA NODO

Qinicial−Q x=Q perdido =

x es el calor en cada nodo de 2 %asta /2

El calor !lobal perdido es con la di#erencia del

Qinicial−Q35=Qcalor global perdido

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C6'CU'O DE' COEFCIENTE DE TR6N8FERENCI6 DE C6'OR DE'5ERDIDO

Q perdido=h As (T x−T a )

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8e obtiene el alor de la PENDIENTE de mM% 6s & se !ra#ica en excell

8e despeja diidiendo entre 6s *rea super#icial %M mQ6s

1

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El alor de calculada se compara con los datos del aire en reposo de laliteratura

PERFILES DE TEMPERATURA E)PERIMENTALES 9 TEORICAS

Comparar las temperaturas con la conducción de la teórica < le& de Fourier> encada !radiente de 2 cm

−q x+∆ x

k = ΔT

CONCLUSIONES

-+ Concluir con las !r*#icas la estabili3ación & r"!imen permanente

.+ Concluir con la !r*#ica de conducción & p"rdidas de calor

/+ Concluir comparación con la % encontrada experimentalmente & en tabla+

0+ Concluir con el per#il de temperaturas experimentales en r"!imen permanente &

el per#il teórico de la le& de Fourier+

DATOS E)PERIMENTALES

a!"lla de b!$ce

Di*metro M - cm

'on!itud M /2 cm

6t area transersalM D.Q0

6s area super#icial M .r'

L bronce M -P0 =calQ % m

1%

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Nota se deja de medir temperaturas, %asta $ue se encuentra el r"!imen

permanente es decir cuando la ariación de temperaturas entre cada uno de los

nodos sea m(nima, &a $ue como no se tienen aislado el

sistema, %a& p"rdidas de calor %acia la atmós#era+

)I)'IOR6FI6+

)ird, R+)+, 8teJart, A+E+ & 'i!t%#oot, E+N+ -S.+ Fenómenos de Transporte,Reerte+

Incropera, F+5+ & DeAitt, D+5+ -SSS Fundamentos de Trans#erencia de Calor,

5rentice all ispanoamericana, 7"xico+

E,3a !*c3"ca $ +e$e!a !e,"d7, el"+!,,-

1&

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PR.CTICA 2

TRANSFERENCIA DE CALOR 9 C.LCULO DE LA CONDUCTIIDAD T@RMICA

T"e% de elab!ac"#$ 2 h!a,INTRODUCCIÓN

'os materiales de acuerdo a sus propiedades tienen la capacidad de conducir

calor a tra"s de ellos, o impedir la trans#erencia, en este caso ser*n aislantes,

"sta propiedad es la conductiidad, es importante para la selección de materiales

en dise1o de e$uipos, existiendo metodolo!(as pr*cticoHanal(ticas para su

determinación+

OBETIO GENERAL

6l t"rmino de la pr*ctica, el alumno ser* capa3 de proponer un modelo

matem*tico para la trans#erencia de calor, & calcular el coe#iciente de

conductiidad del material a anali3ar+

OBETIOS ESPECÍFICOS/

ue el alumno

-+ 5ropon!a & resuela un modelo para la trans#erencia de calor desde elinterior de un recipiente a tra"s de la pared+

.+ Determine el coe#iciente de conductiidad t"rmica de los materiales de lapared+

1'

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/+ Determine los alores de los coe#icientes de trans#erencia de calor interno &externo+

0+ Compare sus coe#icientes de trans#erencia de calor con los $ue se obtienenlas correlaciones apropiadas+

COMPETENCIAS

Calcular la conductiidad t"rmica de !ases, l($uidos & sólidos aplicando diersas

correlaciones & e#ectuar comparaciones entre ellas.

MARCO TEÓRICO

'os cuerpos de al!unas sustancias tienen la propiedad de conducir el calor, los

$ue tienen esa propiedad se llaman conductoresX los $ue no, aisladores+ Esta

propiedad es mensurable & su medida se denomina, conductividad térmica+

'a conductiidad t"rmica es una propiedad $ue expresa la #acilidad para laconducción del calor a tra"s de los materiales+ Es eleada en metales & en

!eneral en cuerpos continuos, & es baja en materiales iónicos coalentes, siendo

mu& baja en al!unos materiales especiales como la #ibra de idrio por lo $ue se

denomina aislante t"rmico+

Cuando se calienta la materia aria el comportamiento de su estado molecular,

increment*ndose su moimiento, es decir, las mol"culas salen de su estado deinercia o reposo & ad$uieren un moimiento cin"tico proocado por el aumento de

temperatura+

1,

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8i a un elemento o cuerpo se le incrementa la temperatura por cual$uier medio,decimos $ue la materia se calienta, este calor se despla3a desde la 3ona m*s

caliente %asta el punto m*s alejado del #oco calórico+

'a le& de Fourier a#irma $ue %a& una proporcionalidad entre el #lujo de ener!(a Y

, & el !radiente de temperatura

dT/dx + 'a constante de proporcionalidad L es una caracter(stica del material & se

denomina conductiidad t"rmica+

+

EUI5O 9 76TERI6'El e$uipo es un recipiente cerrado, con tapa & #ondo per#ectamente aislados+

Termopares cu&a posición deber* ser de acuerdo al e$uipo+

20

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METODOLOGÍA

El recipiente se llena con a!ua caliente, se tapa & se obsera el cambio de las

temperaturas re!istradas con los termopares con#orme transcurre el tiempo+ 'a

rapide3 de la eolución de este proceso est* asociada a los coe#icientes de

trans#erencia de calor & a la conductiidad t"rmica de la pared del recipiente+

PREGUNTAS GUÍA

-+ ZCu*les son los tiempos caracter(sticos del transporte de calor a tra"s de la

pared del recipiente & del en#riamiento del a!ua en el interior del recipiente[

.+ ZDe $u" depende el #lujo de calor a tra"s de la pared[

/+ Z5or $u" es necesario a!itar el a!ua[

0+ ZCu*ntos termopares son necesarios & dónde deben colocarse[

2+ ZCómo puede eri#icarse si existen resistencias conectias si!ni#icatias[

B+ Z5or $u" es coneniente colocar tapa & #ondo aislantes[

?+ Z'os coe#icientes de trans#erencia de calor $ue se pueden determinar en esta

pr*ctica son locales o promedio[

+ Zu" resultados obtendr(as si solamente mides las temperaturas del a!ua & del

aire, suponiendo $ue la Gnica resistencia importante es la de la pared del

recipiente[

RESULTADOS

-+ a3 !r*#icas de las temperaturas de los termopares s+ "l tiempo+

.+ Determina la conductiidad t"rmica de dos materiales, un conductor & un

aislante+

/+ Determina los coe#icientes de trans#erencia de calor interno & externo para cada

caso+

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0+ Determina el alor del coe#iciente !lobal de trans#erencia de calor U+2+ Compara los coe#icientes de trans#erencia de calor con los $ue se obtienen por

el uso de correlaciones apropiadas+

REFERENCIAS

)ird, R+)+,8teJart, A+E+ & 'i!t%#oot, E+N+ -S.+ Fenómenos de Transporte,

Reerte+

Incropera, F+5+ & DeAitt, D+5+ -SSS Fundamentos de Trans#erencia de Calor,5rentice all ispanoamericana, 7"xico+

5"re3HRincón, E+ & 8oria, 6+, -S.+ 5r*cticas de Fenómenos de Transporte I,

Uniersidad 6utónoma 7etropolitanaH I3tapalapa+

E,3a !*c3"ca $ +e$e!a !e,"d7, el"+!,,-

PR.CTICA

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN EN UNA PARED PLANACOMPUESTA

T"e% de elab!ac"#$/ 1h!-

INTRODUCCIÓN

En las industrias $u(micas de procesos & en otras semejantes, es manejado el

aislamiento en e$uipos & l(neas de distribución de materiales+ 5or lo !eneral, laimplementación de paredes compuestas $ue impidan la trans#erencia de calor en

e$uipos es importante cuando el proceso necesita conserar la ener!(a calor(#ica

en los materiales o eitar la trans#erencia de calor %acia el material como en el

caso de sistemas de re#ri!eración+

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OBETIO GENERAL-

Determinar de #orma experimental & obserar en #orma pr*ctica la conductiidad

t"rmica existente en una pared plana compuesta, por medio de la le& de Fourier+

OBETIO ESPECÍFICO

El alumno ser* capa3 de determinar la elocidad del #lujo de calor $ue atraiesa

una pared compuesta

COMPETENCIA

Calcular a partir de un balance de ener!(a, el #lujo conductio de calor,

unidireccional, en estado estable & din*mico, a tra"s de sistemas de una pared &

de paredes compuestas de !eometr(a rectan!ular ,

MARCO TEÓRICO

En esta pr*ctica se trata de caracteri3ar los di#erentes par*metros asociados a la

transmisión de calor a tra"s de una pared plana compuesta+ 6 partir de la medida

de las temperaturas en los ambientes exterior e interior, & en la super#icie de las

di#erentes capas $ue componen la pared, se debe determinar los coe#icientes de

conección & conductiidad, correspondientes a cada material $ue componen la

pared compuesta, caracteri3*ndose as( di#erentes materiales & su in#luencia sobre

las temperaturas caracter(sticas si se mantiene constante el calor !enerado+ 'a

colocación de una Gnica placa permite #*cilmente estimar su conductiidad

t"rmica+ 8i se a1aden placas adicionales, se pueden calcular coe#icientes !lobales

de transmisión de calor de una pared plana compuesta+ 7idiendo las temperaturas

en interior & exterior es posible estimar el e#ecto de cada tipo de material sobre la

proporción de calor transmitido+

23

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En la pr*ctica se presentan paredes compuestas por diersos materiales, en la

#i!ura -+-- se es$uemati3a una pared compuesta de tres materiales a,b,c

dispuestas en serie+

5ara paredes conectadas en serie, se calcula recordando $ue cuando las

resistencias se encuentran en serie, la resistencia e$uialente es la suma de las

resistencias indiiduales+

MATERIAL/

• Termómetro+

• 5arrilla+

• Cronómetro+

• 5ared Compuesta+ Cada uno de los

materiales de las mismas dimensiones -Px-Pcm para nuestro caso

DESARROLLO E)PERIMENTAL/

24

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Cartón

AluminioVidrio de ventana

Parrilla a temperatura constante



- Conectar la parrilla & llearla a una temperatura constante en toda lasuper#icie, tomando periódicamente lecturas de temperatura en toda la

planc%a+

. Una e3 obtenida la temperatura deseada , colocar en el centro el

material a estudiarX con el si!uiente sistema+

-+ :eri#icar como ar(a la temperatura en el material a tra"s del tiempo %asta

alcan3ar el e$uilibrio t"rmico +

.+ Reportar Una tabulación de los datos obtenidos de temperatura, con las L

respectias para cada materialX obtener la elocidad del #lujo de calor por el

uso correcto de la ecuación de Fourier+

CUESTIONARIO

-+H Z5or $u" es importante $ue la temperatura de la super#icie sea uni#orme antesde iniciar el experimento[

.+H Zu" #actor determina la trans#erencia de calor a tra"s de los di#erentes

materiales[

/+H 'a elocidad de #lujo de calor ZCu*ndo puede determinarse[

0+H Zu" indica el si!no ne!atio en la ecuación de Fourier[

2

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2+H Z5or $u" se coloca sobre la super#icie de la parrilla primero el aluminio[

CONCLUSIONES 9 OBSERACIONES-

REFERENCIAS BIBLIOGR.FICAS-

Incropera, F+5+ & DeAitt, D+5+ -SSS Fundamentos de Transferencia de Calor ,5rentice all ispanoamericana, 7"xico+

)ird,R+)+, 8teJart, A+E+ & 'i!t%#oot, E+N+ -S.+ Fenómenos de Transporte,Reerte+

E,3a !*c3"ca $ +e$e!a !e,"d7, el"+!,,

PRACTICA '

2%

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29/61



RE8O'UCIÓN DE 5RO)'E768 DE TR6N8FERENCI6 DE C6'OR 5ORCONDUCCIÓN, UTI'I@6NDO 7;TODO8 NU7;RICO8, 7EDI6NTE E'

8OFTA6RE EES

T"e% de d7!ac"#$/ 1h!-

INTRODUCCIÓN

En la trans#erencia de calor conectia a tra"s de un sólido de #orma no de#inida

o por condiciones de contorno radioactias o $ue exista una !eneración interna decalor, se aplican m"todos num"ricos para ealuar la trans#erencia de calor a tra"s

del medio, !enerando un sistema de ecuaciones lineales $ue modelen el proceso,

cuando el sistema est* compuesto por m*s de / ecuaciones, es recomendable

utili3ar un so#tJare para la resolución del problema+

OBETIO GENERAL-

Desarrollar las %abilidades en el uso de las tecnolo!(as de la in#ormación, utili3ar

el so#tJare EE8 en la resolución de problemas de trans#erencia de calor por

conducción, aplicando m"todos num"ricos+

OBETIO ESPECÍFICO-

6nali3ar & deducir el sistema de ecuaciones correspondiente a los nodos $ue

conten!a el sistema+

COM$ETE%C'Utili3ar so#tJare


30/61



6plicación de m"todos anal(ticos o num"ricos para la solución de las ecuaciones!obernantes del balance microscópico de calor

Determinar el tipo de nodo & la trans#erencia de calor en "l, conectia o

conductia+

Resoler el sistema de ecuaciones, resultante para obtener la distribución de

temperaturas dentro de "l+

MARCO TEÓRICO

'os m"todos num"ricos se pueden aplicar a problemas de conducción en r"!imen

estacionario, problemas en $ue apare3can condiciones de contorno radiactias o

$ue exista una !eneración de calor interna $o +

El m"todo num"rico de di#erencias #initas diide al modelo sólido en una serie de

nodos, %aciendo en cada uno de ellos un balance de ener!(a, se obtiene una

ecuación para el c*lculo de la temperatura de cada nodo, tambi"n se obtiene unaecuación separada para cada nodo situado en el contorno o peri#eria del sólido+

El resultado #inal de la aplicación del m"todo es la obtención de un sistema de n

ecuaciones correspondientes a los nodos del sistema, $ue sustitu&en a las

ecuaciones en deriadas parciales & a las condiciones de contorno a aplicar+

8i el nGmero de nodos es pe$ue1o, se puede utili3ar t"cnicas normales de

resolución de ecuacionesX si el nGmero aumenta, puede ser entajoso el utili3ar

soluciones aproximadas por m"todos iteratios, & si el nGmero de nodos es mu&

!rande %a& $ue utili3ar a pro!ramas computacionales+

2'

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5ara un problema de conducción bidimensional, la t"cnica de di#erencias #initas seaplica como se especi#ica a continuación+

a> 8e diide el sólido en un cierto nGmero de cuadrados o rect*n!ulos de i!ual

tama1o

b> 8e supondr* $ue las caracter(sticas de cada cuadrado o rect*n!ulo, se

concentran en el centro del mismo, como la masa, temperatura, etc+

c> Cada uno de los cuadrados o rect*n!ulos, tiene una lon!itud \x, en la dirección

x, & \& en la dirección &+

d> El nodo al $ue se %a asi!nado el sub(ndice

se puede encontrar rodeado por

cuatro nodos ad&acentes, como se muestra en la Fi!ura, de #orma $ue cada nodo

est" conectado a los conti!uos mediante una cuadrado a otro+

Nodos Interiores

a> 6plicando la ecuación de Fourier al nodo interior

, con \x ] \& , el balance ener!"tico, en r"!imen

estacionario, sin !eneración de ener!(a t"rmica es

b> 8i es un cuadrado de espesor , de acuerdo a la #i!ura, con \x M \&, el

balance ener!"tico ser*

2,

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Nd, c$d7c3"8,-

es la ecuación nodal de temperaturas para un nodo interno en una placa

rectan!ular+

30

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'a exactitud $ue se consi!ue al sustituir el !radiente de temperaturas, dTQdx, por

la di#erencias #initas de dos temperaturas, , depende del tama1o de cada

cuadrado, a menores dimensiones de los cuadrados, ma&or exactitud en el

!radiente de temperatura+

Nd, e$ c$3ac3 c$ 7$ 4l7"d

6 todos los nodos $ue se encuentran situados en toda la peri#eria del sólido, %a&

$ue %acerles un balance de ener!(a por separado+

Nd ,"37ad e$ 4!$3e!a c$8ec3"8a

• 8i el sólido est* en contacto con un #luido a T#, Fi!+ N^ 2+?, con un

coe#iciente de transmisión de calor por conección , se asi!na a cada

nodo de este tipo la mitad de la super#icie $ue a cual$uier otro nodo interior+

31

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34/61



El nodo

puede intercambiar calor por conducción con tres nodoscontinuos, & trans#erir calor por conección al #luido

• El balance de ener!(a en el nodo

es

• 8ustitu&endo las aproximaciones de las di#erencias #initas para la le& de

Fourier correspondientes a los tres primeros t"rminos & para la le& de

NeJton en el Gltimo, se obtiene, para un espesor ,

RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA =2 DEL LIBRO TRANSFERENCIA DECALOR 9 MASA FUNDAMENTOS 9 APLICACIONES DE 9UNNUS C-

Considere una lar!a presa de concreto , M P+?> de sección

transersal trian!ular cu&a super#icie expuesta est* sujeta esta sujeta a #lujo de

calor solar de $s M PPJQm. & conección & radiación %acia el medio $ue est* a

.2_C, con un coe#iciente de trans#erencia de calor combinado de /P JQm . 'a

sección ertical de . m+ de alto de la presa, est* sujeta a conección por el a!ua

$ue est* a -2_C con un coe#iciente de trans#erencia de calor de -2PJQm ._C, & se

considera $ue la trans#erencia de calor a tra"s de la base de . m+ de lar!o es

despreciable+ 7ediante el m"todo de las di#erencias #initas con \x M \& M -m & sise supone trans#erencia bidimensional de calor en estado estacionario, determine

la temperatura en la parte superior, a la mitad e in#erior de la super#icie expuesta

de la presa+

Utili3ando el 8o#tJare EE8

32

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35/61



MATERIALES5roblema propuesto+

8o#tJare EES-

METODOLOGÍA

Introducción de la in#ormación de cada una de las ariables, especi#icando si es

#unción matem*tica, una propiedad, una secuencia propuesta por el so#tJare o

una secuencia editada por el usuario, en la $ue se especi#icaran nombre de laariable unidades & ma!nitud+

Tabla de la in#ormación en ma!nitudes & unidades de las ariables utili3adas, parareisión del usuario

33

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36/61



Determinación de los par*metros de ealuación

Con#ormación de la tabla de resultados, con el nGmero de repeticionesnecesarias+

34

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37/61



Determinación de las ariables a calcular de acuerdo con las propiedades delsistema & el proceso+

3

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38/61



RE8O'UCIÓN DE' 5RO)'E76

3%

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39/61



5ERFI'E8 DE TE75ER6TUR68

TABLA DE RESULTADOS

CONCLUSIONES-

3&

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REFERENCIAS-Incropera, F+5+ & DeAitt, D+5+ -SSS Fundamentos de Transferencia de Calor ,5rentice all ispanoamericana, 7"xico+

9+ 6+ Cen!el Proceso de transferencia de calor y masaEd+ 7c raJ ill+

8o#tJare En!ineerin! Ecuation 8oler

E,3a !*c3"ca $ +e$e!a !e,"d7, el"+!,,-

3'

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PR.CTICA N-

SECADO CONECTIO RADIOACTIO

T"e% de elab!ac"#$/ 2 h-

INTRODUCCIÓN-

'a des%idratación o secado de los alimentos es un #enómeno complejo $ue implica

procesos de trans#erencia de cantidad de moimiento, calor & masa+ Todas las

operaciones de secado dependen de la aplicación de calor para apori3ar el a!ua

o los constitu&entes ol*tiles+

Todos los materiales sólidos presentan cierto contenido de %umedad en e$uilibrio

cuando se ponen en contacto con el aire a una temperatura & una %umedad

particulares+ En consecuencia, los materiales tienden a perder o !anar %umedad

durante un periodo para $ue alcancen este alor de e$uilibrios+

'a %umedad de un alimento sólido es retenida de dos #ormas, a saber, la llamada

a!ua `li!ada o a!ua libre, como se muestra+ El a!ua li!ada ejerce una presión de

apor de e$uilibrio menor $ue la del a!ua libre a la misma temperatura+ 'a

%umedad en #orma de a!ua li!ada podr(a ser retenida en capilares #inos, o

adsorbida sobre la super#icie o dentro de una c"lula o paredes #ibrosas o en

combinación #(sicaQ$u(mica con el sólido+ 5or otra parte, el a!ua libre ejerce una

presión de apor de e$uilibrio i!ual a la del a!ua pura a la misma temperatura+ 'a

3,

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42/61



%umedad en #orma de a!ua li!ada podr(a ser retenida en capilares #inos, oabsorbida sobre la super#icie o dentro de una c"lula o paredes #ibrosas o en

combinación #(sicaQ$u(mica con el sólido+ 5or otra parte, el a!ua libre ejerce una

presión de apor de e$uilibrio i!ual a la del a!ua pura a la misma temperatura+ 'a

%umedad en #orma de a!ua libre podr(a estar retenida en los espacios ac(os de

los alimentos sólidos+

OBETIOS

• ue el alumno cono3ca el #uncionamiento de un e$uipo de trans#erencia de

calor, especi#icando las condiciones del proceso+• EalGe el coe#iciente conectio de trans#erencia de calor en el proceso+• Determinar el de %umedad de un producto alimenticio por medio de una

termobalan3a+

COMPETENCIAComprender los principios del balance microscópico de ener!(a por conección &

aplicarlos en la estimación de per#iles de temperatura en diersos problemas de

in!enier(a+

Ma3e!"ale,

40

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43/61



8ecador radioactio Termobalan3a

)alan3a anal(tica

ojas de a!uacate

+

P!ced"%"e$3

-+ 8eleccionar las %ojas+

.+ 'aar & retirar el exceso de a!ua

/+ Encender la termobalan3a aproximadamente .P minutos antes del proceso

para $ue alcance el e$uilibrio+

0+ Especi#icar las condiciones del proceso temperatura, tiempo & unidades+

2+ Colocar la muestra en la termobalan3a e iniciar el proceso+

B+ Tomar el tiempo & re!istrar la masa de la muestra en el tiempo P & cada 2

minutos, as( como el porcentaje de %umedad+

?+ ContinGe el proceso de secado por lo menos durante 0%rs+

+ Tome la masa #inal de la muestra despu"s de secar para calcular el

contenido de %umedad+

S+ Re!istre los datos en la %oja de datos No+ -

RESULTADOS-+ Elabore una !r*#ica de la masa de la muestra contra tiempo & estime el

contenido de %umedad+

OY6 DE D6TO8 No+ -

Ca!ac3e!5,3"ca, de ,ecad del al"%e$3

41

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1- C$3e$"d de h7%edad7asa inicial de la muestra7asa de la muestra secadaContenido de %umedad, base %umedaContenido de %umedad, base seca

C$3e$"d de h7%edad e$ e7"l"b!"6

ba,e ,eca1- D"%e$,"#$ de la %7e,3!a

Dimensiones de la muestraEspesor

4rea super#icial:olumen

'lenar la si!uiente tabla

T"e%

%"$-

Ma,a de la

%7e,3!a +

Ma,a de

h7%edad +

Pe!d"da de

h7%edad +

C$3e$"d de

h7%edad ;+H+

,#l"d, ,ec,<P2

-P-2

Realice una !r*#ica de %umedad en e$uilibrio contra el tiempo, para determinar

el coe#iciente conectio de trans#erencia de masa por medio de la exposición

a una #uente radioactia de calor+

CUESTIONARIO

42

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45/61



-+H ZCu*les son las ariables $ue interienen en el experimento[.+H Z5or $u" se tiene $ue considerar la trans#erencia de masa sobre una

pel(cula de !as estancada[

0+H ZCómo se determina la cantidad de calor trans#erida %acia la muestra[

2+H Z5or $u" se llama %umedad en e$uilibrio[

B+H Z5or $u" existen / 3onas importantes en la !r*#ica de secado de un

material & como se denominan[

CONCLUSIONES

REFERENCIAS BIBLIOGR.FICAS

C+ Y+ eanLoplis 5rocesos de transporte & operaciones unitarias+Ed+ CEC86

Incropera, F+5+ & DeAitt, D+5+ -SSS Fundamentos de Transferencia de Calor ,5rentice all ispanoamericana, 7"xico+

A+ '+ 7c Cabe, Y+ C+ 8mit%, 5+ arriotOperaciones unitarias en in!enier(a $u(mica7c raJ ill+ ? Ed+

E,3a !*c3"ca $ +e$e!a !e,"d7, el"+!,,

43

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46/61



PR.CTICA

INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBOS CONC@NTRICOS

T"e% de elab!ac"#$/ 2 h

INTRODUCCIÓN-

En arios e$uipos industriales es necesario controlar la temperatura de

los productos obtenidos, principalmente l($uidos, por medio de e$uipos

de intercambio de calor en los $ue no %a&a un me3clado del material

como son los intercambiadores de tubos conc"ntricos en los $ue el

material a ma&or temperatura #lu&e en el tubo interior, & por el tubo

exterior el de menor temperatura para !enerar un descenso de

44

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47/61



temperatura m*s r*pido sabiendo $ue la e#iciencia del intercambiador depende del *rea de intercambio de calor & el material del $ue est*

construido+

OBETIO

ue el alumno-+ 5ropon!a & resuela un modelo para la trans#erencia de calor en un

intercambiador de calor de tubos conc"ntricos+

.+ :eri#i$ue la in#luencia del caudal de ambos #luidos sobre los

coe#icientes de trans#erencia de calor respectios+

/+ Desarrolle una correlación para el coe#iciente !lobal de trans#erencia de

calor+

0+ Determine las incertidumbres & los l(mites de con#ian3a de sus

resultados+

COMPETENCIA

El alumno ser* capa3 de estimar *reas de trans#erencia de calor & lon!itudes de

tubos en sistemas simples de trans#erencia de calor+

FUNDAMENTOS

El intercambiador de calor m*s sencillo se compone de un tubo dentro de otro

tubo+

Este montaje de corrientes paralelas #unciona, tanto en contracorriente como ene$uicorriente, circulando el #luido caliente o el #r(o a tra"s del espacio anular,

mientras $ue el otro #luido circula por la tuber(a interior+

4

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48/61



COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA T@RMICA GLOBALUna de las primeras cuestiones a reali3ar en el an*lisis t"rmico de un

intercambiador de calor de carcasa & tubos consiste en ealuar el coe#iciente de

trans#erencia t"rmica !lobal entre las dos corrientes #luidas+

El coe#iciente de trans#erencia t"rmica !lobal entre un #luido caliente a temperatura

TC & otro #r(o a temperatura TF separados por una pared plana se de#ine mediante

la ecuación

Una de las primeras cuestiones a reali3ar en el an*lisis t"rmico de un

intercambiador de calor de carcasa & tubos consiste en ealuar el coe#iciente de

trans#erencia t"rmica !lobal entre las dos corrientes #luidas+

El coe#iciente de trans#erencia t"rmica !lobal entre un

#luido caliente a temperatura TC & otro #r(o a temperatura TF separados por una

pared plana se de#ine mediante la ecuación

4%

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49/61



En el caso de un intercambiador de calor #ormado por dos tubos conc"ntricos, el*rea de la super#icie de intercambio t"rmico es

- Interior 6i M . r i'

- Exterior 6e M . r e'

en !eneral

8i el coe#iciente de trans#erencia t"rmica !lobal iene

re#erido a la super#icie exterior 6e el alor de Ue ser*

8i iene re#erido a la super#icie interior 6i ser*

5ara determinar la trans#erencia de calor por unidad de tiempo & admitiendo $ue el

calor cedido por uno de los #luidos es totalmente absorbido por el otro, se reali3a elsi!uiente balance de ener!(a.

4&

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50/61



8i se toma en ambos lados de la pared un elemento de super#icie d6 en unamisma sección transersal se puede suponer $ue ambos #luidos toman la

temperatura TC & TF en estos elementos di#erenciales+

8i T M TC V TF la cantidad de calor ser*

MATERIALES 9 REACTIOS

E$uipo de destilación con intercambiador de tubos conc"ntricos

CUESTIONARIO

-+ ZDe $u" dependen los coe#icientes de trans#erencia de calor[

.+ Z8on su#icientes los datos $ue capturas para cumplir todos los objetios

propuestos & obtener todos los resultados pedidos[

/+ ZCómo se %an desarrollado las correlaciones para estimar los coe#icientes

de trans#erencia de calor para estos sistemas[

0+ ZTienes toda la in#ormación $ue re$uieres para estimar los par*metros

adimensionales importantes[

2+ Z'os coe#icientes de trans#erencia de calor $ue se utili3an en esta

pr*ctica son locales o promedio[

DESARROLLO E)PERIMENTAL-

Reali3ar la destilación de una maceración de plantas arom*ticas para su

concentración, re!istrando los #lujos olum"tricos de destilado & de a!ua de

4'

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51/61



en#riamiento en el condensador para determinar la trans#erencia de calor total enel e$uipo+

RESULTADOS

-+ Elaborar !r*#icas de Re s+ Nu para el tubo interno & para la sección

anular, indicando si se trata de alores locales o promedio+

.+ Elaborar !r*#icas de tiempo s+ Temperatura a la salida a partir de un

cambio de caudal del #luido caliente o del #luido #r(o+/+ Estima los tiempos caracter(sticos de los dos procesos anteriores a

partir de una adimensionali3ación del modelo transitorio+

0+ 8i de#inimos la e#iciencia del intercambiador de calor, ic , como la ra3ón

de la tasa de calor trans#erido, Q, a la m*xima tasa de calor $ue puede

ser trans#erido entre ambos #luidos, Qmax , Zcu*l es la e#iciencia del

intercambiador operado a cocorriente & a contracorriente, para las

mismas condiciones de entrada[2+ 6 partir de una condición de operación seleccionada de tus datos de

laboratorio , dise1a el intercambiador de calor por los m"todos de la MLT & del

N!T & compara tus resultados con las dimensiones del e$uipo utili3ado+

REFERENCIAS

)ird, R+)+, 8teJart, A+E+ & 'i!t%#oot, E+N+ -S.+ Fenómenos de Transporte,

Reerte+ Incropera, F+5+ & DeAitt, D+5+ -SSS Fundamentos de Transferencia

de Calor , 5rentice all ispanoamericana, 7"xico+

5"re3HRincón, E+ & 8oria, 6+, -S.+ Pr"cticas de Fenómenos de Transporte # ,

Uniersidad 6utónoma 7etropolitanaH I3tapalapa+

4,

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52/61



E,3a 0!*c3"ca $ +e$e!a !e,"d7, 0el"+!,,

PR.CTICA

DE5ENDENCI6 DE' E85E8OR DE '6 5E'CU'6 E8T6NC6D6 CON E' 4RE6 DE TR6N8FERENCI6, 56R6 UN :65OR UE 8E DIFUNDE EN E' 6IRE+

T"e% de elab!ac"#$/ 2 h

INTRODUCCIÓN

D"47,"#$ Mlec7la! e$ Ga,e,-

Es el #enómeno por el cual las mol"culas indiiduales de un !as 6 se despla3an a

tra"s de otro !as ) por medio de despla3amientos indiiduales & desordenados

de las mol"culas+ Tambi"n se establece como la capacidad de las mol"culas

!aseosas para pasar a tra"s de aberturas pe$ue1as, tales como paredes

0

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porosas, de cer*mica o porcelana $ue no se %alla idriada+ 'a di#usión molecular aeces se llama tambi"n proceso con tra&ectoria aleatoria+

'a di#usión molecular puede de#inirse como la

trans#erencia


54/61



a− $ a

$ ( a )=− D A"

d$a

%T

d#

a d# =− D A"

%t ( d$a

( $− $a ) $

)Inte!rando

a=− D A" $

%T (# 2−# 1 ) ln (

$− $a2

$− $a1 )

6 partir de la le& de FicL de Trans#erencia de 7asa de un as 6 $ue se tras#iere

en un as ) estacionario

a= − D A" $

%T (# 2−# 1 ) ln ( $ a1− $a2 $" ln )

OB1ETI2OS

ue laQel alumnaQo

-+ 5ropon!a & resuela un modelo para el espesor de la pel(cula

estancada de un apor+

.+ Determine la dependencia del espesor de la pel(cula con respecto a

la super#icie expuesta del l($uido & a la altura desde la boca del recipiente al

niel del l($uido+

/+ Encuentre el espesor de la pel(cula estancada a partir de su

modelo & de sus mediciones+

2

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0+ Determine las incertidumbres & los l(mites de con#ian3a de sus experimentos

COMPETENCIA

Comprender los principios del balance microscópico de masa por di#usión

molecular & aplicarlos para la estimación de per#iles de concentración en diersos

problemas de in!enier(a+

EQUIPO PRINCIPAL

Un conjunto de tres cristali3adores

)alan3a !ranataria+

CUESTIONARIO

-+ Zu" es el espesor de una pel(cula estancada[

.+ ZCómo a#ectan al proceso di#usio las corrientes de aire en la

super#icie del l($uido[

/+ ZCu*les son las condiciones de #rontera para la pel(cula estancada[

0+ Zu" semejan3as & di#erencias %a& en el proceso di#usio en los

cristali3adores & el del tubo de 8te#an[ + 8i se pudiera

usar el mismo modelo para ambos procesos, Zcu*l ser(a la relación para

el espesor de la pel(cula estancada[

DESARROLLO E)PERIMENTAL

-+ 'lenar los tres cristali3adores con el l($uido seleccionado, %asta 2 mmpor debajo de la boca de los mismos+

.+ 5esar con la balan3a !ranataria & tomar el tiempo+

/+ 5esar nueamente a di#erentes tiempos & medir las

alturas del niel de l($uido+

3

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RESULTADOS

-+ acer !r*#icas de la masa contra el tiempo para cada cristali3ador

.+ Encontrar el espesor de la pel(cula estancada a partir del modelo del

mismo nombre+

/+ Re!istrar la altura del niel del l($uido respecto al el tiempo

0+ Encontrar la dependencia del espesor de la pel(cula estancada con

el *rea total de trans#erencia de masa+

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

-+ Cussler, E+ '+, -S0, Di##usion 7ass trans#er in #luid s&stems, Edit+ Cambrid!eUniersit& press, pp 2.

.+ )ird, R+)+, 8teJard, A+E+ & 'i!%t#oot, E+N+, -SS?, Fenómenos de transporte,Edit+ Reerte+

/+ 8oria, 6+ '+ 7anual de 'aboratorio de Fenómenos de transporte Uniersidad7etropolitana I3tapalapa .PP/+

E,3a !*c3"ca $ +e$e!a !e,"d7, el"+!,,

4

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PR.CTICA J

TRANSFERENCIA DE MASA EN ENCURTIDOS-

T"e% de elab!ac"#$ 2 h!a,

INTRODUCCIÓN 6 niel de laboratorio se llean a cabo ensa&os experimentales para la preparación

de disoluciones con *cido ac"tico en a!ua para encurtidos de alimentos+

Dependiendo de la trans#erencia de masa $ue se llee a cabo en el alimento, se

tendr*n las caracter(sticas or!anol"pticas del mismo+

OBETIOS

ue el alumnoQa

-+H 6pli$ue la teor(a de la trans#erencia de masa en l($uidos & sólidos porosos por

medio de las ecuaciones de trans#erencia de masa+

.+H Calcule el #lujo espec(#ico de mi!ración de *cido ac"tico en a!ua & en el

material or!*nico+

COMPETENCIAS

El alumno comprender* los principios del balance macroscópico de trans#erencia

de masa aplic*ndolos a per#iles de concentración+

FUNDAMENTO TEORICO-

8e usar*n las si!uientes Ecuaciones

Ecuación de la 'e& de FicL para l($uidos

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A= D A" ! $%&'

( (2−# 1 ) X A1− X A2

X "'

Ecuación de la Concentración 5romedio 7olecular

Ecuación del Peso Molecular : Ecuación

del Número de Moles Ecuación de la

Fracción mmol dedimensionando la

%

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Ecuación de Peso Molecular de A

y Número de Moles de A se tiene:

76TERI6'E8

C%iles jalape1os cuc%illo Or"!ano:ina!re Tabla de picar 'aurel

8al Olla 6jo

6!ua destilada Estu#ón Cebolla

7ETODO'O6

&

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8e so#r(en los c%iles & la cebolla para #acilitar la trans#erencia de salmuera+5esar el material, reali3ar la salmuera calentarla & sumer!ir, los in!redientes

sólidos monitoreando, la trans#erencia de *cido ac"tico con mediciones de !rados

brix para la concentración de sólidos inicial & #inal+

CUESTIONARIO

-+ Zu" es un coe#iciente olum"trico de trans#erencia de masa[

.+ ZCómo se de#ine el *rea inter#asial espec(#ica[/+ ZDe $u" par*metros adimensionales depende el coe#iciente de trans#erencia de

masa en un proceso de trans#erencia en materiales porosos[

0+ ZCómo interiene en las correlaciones la concentración de saturación[

CONCLUSIONES-

REFERENCIAS

-+ Cussler, E+ '+, -S0, Di##usion 7ass trans#er in #luid s&stems, Edit+Cambrid!e Uniersit& press, pp 2.

.+ )ird, R+)+, 8teJard, A+E+ & 'i!%t#oot, E+N+, -SS?, Fenómenos de transporte,Edit+ Reerte+

E,3a !*c3"ca $ +e$e!a !e,"d7, el"+!,,

'

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Documents

Manual de Pract. Fen de Transpdocx