termotecnia

RELACION DE PROBLEMAS DE MECANISMOS COMBINADOS
TERMOTECNIA
PROBLEMA 1 (1 hora 30 min)
Un depósito de acero de gran diámetro y 1,6 m de altura contiene agua. En el interior
del depósito el agua está estratificada en dos niveles, de igual altura, estando la parte
superior a 50 oC y la inferior a 35 oC. El exterior del depósito está perfectamente aislado
de manera se considera que no haypérdidas hacia el exterior. La conducción a lo largo
de la pared tiende a romper la estratificación produciéndose una transferencia de calor
desde la parte superior a la inferior. Se pide cuantificar esta transferencia.

PROBLEMA 2 (1 hora 30 min)
Para el ensayo de células fotovoltaicas se utiliza una pequeña caja de 10x10cm de fondo
y 3 cm de altura. La caja está constituida por un material de 2cm de espesor y k=0,5
W/mK. En el fondo se coloca la célula de la misma dimensión que el fondo. La célula,
de espesor despreciable, se ilumina con un simulador que emite según el espectro solar,
considerado como una fuente puntual de radiación de 1.000 W situado centrado sobre la
célula a 5 cm de altura. Las paredes verticales de la caja, consideradas negras, alcanzan
una temperatura de 35 C.El ambiente exterior está a 25 C y las paredes y suelo de la
habitación a 15 C. La caja está colocada sobre una mesa de laboratorio metálica (de
acero) de 0,5 cm de espesor. La absortividad de corta de la célula es de 0,8 y de larga
0,65. La mesa tiene una emisividad de 0,85. Se pide calcular la temperatura de
equilibrio de la célula.
Nota: El coeficiente convectivo para la superficieinferior de la mesa es de 5 W/m2K.

PROBLEMA 3 (1 hora 30 min)
Para medir la temperatura efectiva de un local se utiliza un sensor de temperatura
colocado en el interior de una esfera de plástico de 10 cm de diámetro y 0,3 mm de
espesor. La esfera se pinta exteriormente de negro y el sensor se coloca en el centro. Se
pide determinar la temperatura efectiva en un local, es decir, cuál es latemperatura en el
centro de la esfera, cuando se coloca el sensor en una habitación cuyas paredes están a
10 oC y el aire ambiente a 25 oC.¿Y si se coloca una pantalla de radiación, de
emisividad 0,2, entre el sensor y las paredes?. La pantalla debe considerarse como una
superficie 5 veces la de la esfera del sensor y que la rodea completamente. Suponer que
el coeficiente convectivo en la superficieexterior de la esfera de sensor no cambia.

PROBLEMA 4 (2 horas)
Una cámara climática para ensayo de envejecimiento de materiales es un local de 5x4x2
m situado en un ambiente con aire y paredes a 10 oC. Las paredes verticales y el techo
están formadas de corcho (k=0,043 W/mK; =0,8) de espesor 15 cm. El suelo está
formado por una losa de hormigón de espesor 10 cm (k=0,81 W/mK; =0,7)colocada
sobre 15 cm de corcho de las mismas propiedades que el anterior. La parte inferior de la
cámara, es decir, la superficie inferior del aislamiento, está en contacto con un suelo que
permanece a 15 oC de temperatura. En el interior de la losa de hormigón se dispone de
un sistema de calefacción, mediante un conductor eléctrico embebido en el hormigón,
que proporciona 40 W/m2 de superficiede local.
Se pide calcular las temperaturas de las superficies interiores de la cámara y la
temperatura del aire interior.
Nota: El coeficiente convectivo para todas las superficies exteriores es de 10 W/m2K y
el radiante exterior de 5 W/m2K. En el interior se conoce el coeficiente convectivo en
las paredes y en el techo, que es de 5 W/m2K. No se conoce el coeficiente convectivo en
el suelo.PROBLEMA 5 (1hora 30min)
Una cubierta horizontal de 2010 m2, rodeada por un pretil de 1,5 m de altura se
encuentra sobre un local cuyas paredes y aire están a 25 oC. Durante un largo periodo de
tiempo incide en la azotea la radiación solar, cuyo valor es de 700 W/m2. El aire
ambiente exterior se encuentra a 35 oC y la bóveda celeste a 20 oC. Se miden la
temperatura del pretil: 40 oC y...