ESCUELA POLITCNICA NACIONALFacultad de Ingeniera MecnicaProgramacin II

TRANSFERENCIA DE CALOR EN UNA PARED

En muchas ocasiones en la industria de alimentos es necesario encerrar espacios que aslen muy bien en un lugar de flujo de calor externo, tal es el caso de los cuartos fros, donde se acostumbra a colocar una pared de varias capas de material, se puede observar que en una sola lnea de flujo de calor atraviesa a todos los materiales a este tipo de arreglo se le denomina paredes en serie. En otras ocasiones las capas de material son colocadas de tal forma que cada una tiene un flujo de calor propio a este tipo se le denomina arreglo en paralelo. OBJETIVOS: Crear un programa en MATLAB con interfaz grfica que permita obtener datos del flujo de calor a travs de una pared compuesta Calcular el calor transferido y las temperaturas a partir de datos iniciales. Graficar la variacin de la temperatura a lo largo de la pared compuesta

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Las lneas de flujo de calor cruza todas las capas de la pared, por lo tanto el flujo de calor es el mismo para todas las capas.Con el fin de estudiar las paredes en series se estudiara una pared compuesta hasta 5 capas que cumpla las siguientes condiciones:1. El flujo de calor es el mismo para todas las capas de la pared.2. Todos los materiales que comprenden a cada una de las capas son distintos.3. As pues, las ecuaciones de flujo para cada pared sern:

Q= -K1.A (T/x)Q= -K2.A (T/x)Q= -K3.A (T/x)

Donde:K= es el coeficiente de conductividadA= rea de las placasT= Variacin de temperaturax= Variacin de Longitud

Para calcular el flujo de paredes compuestas tenemos:

De D se tiene que: De C se tiene que:

De B se tiene que:De A se tiene que:

Combinando las ecuaciones anteriores tenemos:Con la ecuacin de calor total (D) tenemos:Entonces tenemos:

Generalizando se puede decir que para las paredes en serie:Dnde:Q= Flujo de CalorR= Resistencia ElctricaT= Temperatura

INFORMACION DE ENTRADA Y SALIDA

RESOLUCION MANUAL DE UN EJEMPLO SENCILLOA partir de las ecuaciones anteriores se puede determinar:Una pared compuesta por 2,5mm de acero (K acero = 54 W/mK) y otra de 1 cm de corcho (K corcho = 0.043 W/mK) separan dos ambientes que se encuentran a 4 C y 80 C, y el rea de la pared es de 2.5 m. Cul ser el flujo de calor que fluye a travs de la pared y la temperatura entre las lminas del metal y el corcho?L1= 2.5mmKacero= 54 W/mKL2= 1mmKcorcho=0.043 W/mKTm= 4 CTM= 80 CA= 2.5 m.

Por lo tanto:

Encontrando T3 con el flujo de calor para el acero.

ALGORITMO DEL PROGRAMA (SMART DFD)

PRUEBAS Y RESULTADOSPara poder calcular las temperaturas intermedias entre cada pared debemos conocer la temperatura mayor es decir con la temperatura que ingresa en la primera pared y la temperatura final es decir con la temperatura que sale al atravesar la ltima pared, los coeficientes de conductividad que depende del material que este hecho cada pared, y la longitud de cada pared.Como resultado tenemos que al calcular las temperaturas en cada pared y al realizar los clculos la temperatura va disminuyendo a medida que atraviesa una pared diferente y esta variacin depender del coeficiente de conductividad del material de cada pared.Al realizar la grfica nos daremos cuenta que la temperatura vara en funcin de la longitud de cada pared.

CONCLUSIONES La resolucin de problemas de ingeniera en Mat-lab, se reducen a una manera rpida y eficiente de resolver los mismos, debido a la amplia gama de operaciones y funciones presentes en el programa. La manera de resolver problemas, reduce dinero y tiempo, en cuanto a la implementacin de personal. La gran utilidad de Mat-lab que tiene el programa dentro del campo del clculo de cualquier tipo de funciones o resultado, nos reduce tiempo en la resolucin de problemas aplicadas a la carrera de ingeniera mecnica. Resolucin de ecuaciones de primer grado. Permite graficar la variacin de temperatura.

BIBLIOGRAFIAhttp://www.utadeo.edu.co/dependencias/publicaciones/alimentica2/libro4a.pdfTransferencia de Calor Aplicada a la Ingeniera [Welty]