Informe de conductividad térmica



FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL





CONDUCTIVIDAD TÉRMICA PARA UNA PIEZA DE ALUMINIO.
RESUMEN.
En el presente informe se determinó la conductividad una probeta metálica compuesta principalmente de aluminio únicamente. El equipo utilizado en la práctica estaba constituido por una unidad de calentamiento, la unidad que contiene la probeta delmaterial a analizar y finalmente una unidad de refrigeración. Durante toda la práctica se tomaron medidas para determinar el flujo de agua de enfriamiento, las temperaturas en los 9 termopares que hacen parte del equipo y en las temperaturas al exterior de la coraza. En el desarrollo del documento se encuentran los cálculos y resultados de lo flujos de calor perdido y transferidos en las zonas decalentamiento y probeta. El valor de la conductividad térmica calculado para el material en la probeta (aluminio) es de 43,49 W/m K, este valor tiene un error del 81,6% respecto al la conductividad térmica reportada en literatura para el aluminio. Un análisis mas detallado de esta situación y otros datos obtenidos dentro de la práctica, se muestra en la continuación de este documento.OBJETIVOS.
General.

Calcular el valor de conductividad térmica para la probeta con la cual se realiza la práctica.

Específicos.

Calcular las pérdidas de calor por radiación y convección en la unidad de calentamiento y en la porta probetas por balance de energía.
Calcular el porcentaje de error entre el valor de conductividad calculado en la práctica y el valor teórico consignado en las tablas deconductividad térmica para el material de la probeta.
Identificar y argumentar posibles discrepancias que pudieran presentarse en el proceso de determinación de la conductividad térmica del aluminio.





INTRODUCCIÓN.
A la mención de la palabra conducción debemos evocar de inmediato conceptos de actividad atómica y molecular, pues hay procesos en estos niveles que sustentan este modo detransferencia de calor. La conducción se considera como la transferencia de calor de las partículas más energéticas a las partículas más energéticas debido a las interacciones entre las mismas.
Las temperaturas más altas se asocian con las energías moleculares más altas y cuando las moléculas vecinas chocan, como lo hacen constantemente, debe ocurrir una transferencia de energía de lasmoléculas más energéticas a las menos energéticas. En presencia de un gradiente de temperatura, la transferencia de energía por conducción debe ocurrir entonces en la dirección de la temperatura decreciente. Se habla de una transferencia neta de energía debida al movimiento molecular aleatorio como una difusión de energía.
En algunos procesos industriales se busca maximizar la conducción de calor, bienutilizando materiales de alta conductividad, bien configuraciones con una gran área de contacto, o ambas cosas. Ejemplos de esto son los disipadores y los intercambiadores de calor. En otros casos el efecto buscado es justo el contrario, y se desea minimizar el efecto de la conducción, para lo que se emplean materiales de baja conductividad térmica, vacíos intermedios, y se disponen enconfiguraciones con poca área de contacto.
La conductividad térmica es la propiedad más importante en los materiales aislantes ya que revela su capacidad de trasmisión del calor y por lo tanto determina los costos energéticos de muchos procesos. Los materiales refractarios que actúan como aislantes, poseen una distribución de poros que contienen aire o gas, que constituye el poder aislante del material. Porotra parte esa fase gaseosa está distribuida de muchas formas y esta distribución de poros tiene una marcada influencia en la conductividad como también en muchos casos en la resistencia mecánica. En ésta clase de ejemplo se puede apreciar con bastante facilidad la incidencia del conocimiento de la conductividad térmica en varias ramas de la ingeniería y de la ciencia.



FUNDAMENTO TEÓRICO...