Calor

Máster en Enerxías Renovables E Sustentabilidade Enerxética
Facultade de Física
Avd. J. M. Suárez Núñez s/n Campus Sur
15782 Santiago de Compostela

Nombres: Manuel Ernesto
Apellidos: Mayorga Serrada
C.I: 14.297.264
Bases de Energética – Transmisión de calor
Pastora Bello

Boletín de problemas tema 5
1) Un elemento resistor cilíndrico en un tablero de circuito disipa 0.8 W depotencia. El
resistor tiene 1.5 cm de largo y un diámetro de 0.4 cm. Suponiendo que el calor se va a
transferir uniformemente desde todas las superficies, determine:
a. La cantidad de calor que este resistor disipa durante un periodo de 24 horas.
b. El flujo de calor.
c. La fracción de calor disipada desde las superficies inferior y superior

Datos:
Altura; h= 1,5 cm
Diámetro; 2r=0,4 cm
Trabajoeléctrico; P= 0,8 W
Tiempo; t=24 horas
a) Q = P * t = 0,8w * 24horas * 3600 s = 69120 J
Área total del resistor
A = 2πrh = 2 * 3,14 * 0,2cm *1,5cm = 1,88cm 2
0,8w
= 0,424 w / cm 2
1,88cm 2
Área de la Base

&
b) q = P A =

Abase = πr 2 = 3,14 * 0,2cm 2 = 0,125cm 2
Flujo de calor desde la Base
0,8w
&
q = P Abase =
= 6,36 w / cm 2
2
0,125cm
&
q
0,424 w / cm 2
c) %q = total =*100 = 6,66 * 2bases = 13,32%
&
qbase
6,36 w / cm 2

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Un tablero de circuitos de 15 cm *20cm aloja sobre su superficie 120 chips lógicos con
poco espacio entre ellos, cada uno disipando 0.12 W. Si la transferencia de calor desde lasuperficie posterior del tablero es despreciable, determine:
a. La cantidad de calor que este tablero de circuito disipa durante un periodo de 10 horas, en
Kwh.
b. El flujo de calor sobre la superficie de ese tablero, en W/m2.

Datos:
Altura; h = 15 cm
Ancho; l = 20 cm
Trabajo eléctrico;
# Chips = 120
Pc/u = 0,12 W
Tiempo; t=24 horas

h
h
l

a) Q = Pc / u *# chip ' s * t = 0,12 w* 120 * 10horas = 0,144kWh
Área total del tablero
A = h * l = 0,15m * 0,20cm = 0,03m 2
Potencia total disipada
P = Pc / u *# chip ' s = 0,12 w *120 = 14,4 w
14,40 w
&
b) q = P A =
= 480 w / m 2
2
0,03m
3) Se va a acondicionar el aire de un salón de clases que normalmente contiene 40 personas,
con unidades acondicionadoras del aire montadas en las ventanas con una capacidad deenfriamiento de 5 Kw. Se supone que una persona en reposo disipa calor a una velocidad de
360 kJ/h. Se tienen 10 focos eléctricos en el cuarto, cada uno con una capacidad nominal de
100 W. Se estima que la razón de transferencia de calor hacia el salón a través de las
paredes y las ventanas es de 15000 kJ/h. Si el aire del cuarto se debe mantener a una
temperatura constante de 21 ºC, determine elnúmero de unidades como la mencionada que
se requieren.
Datos:
# personas = 40
Q p/p = 360 KJ/h
# focos = 10
Q c/u = 100 w
We A/A = 5 Kw.
Q entrada = 15000 KJ/h
Tº Ctte = 21 ºC

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Calor total generado por las personas
Q personas = Qp / p *# personas = 360 KJ * 40 = 14400 KJ * 1h
= 4kW
h
h
3600 s
Calor total generado por los Focos
Q fo cos = Qc / u *# fo cos = 100W *10 = 1000W = 1kW
Energía Generada
E gen = Q personas + Q fo cos = 4kW + 1kW = 5kW
Cambio en la energía del sistema
∆Eterm;sist = 0
Calor de entrada
Qent = 15000 KJ *1h
= 4166,6 J = 4166,6W = 4,17 kW
h
3600 s
s
Balance de Energía
Qent − Qsal + Egen = ∆Eterm;sist
4,17 kW − Qsal + 5kW = 0
Qsal = 4,17 kW + 5kW
Qsal = 9,17 kW
Unidades requeridas
Q
9,17 kW
# A / A = sal =
= 1,83 ≈ 2 A / A
We
5kW
Se requieren 2 unidades, para poder mantener el equilibrio térmico deberán trabajar
alrededor del 91,6 % de su capacidad

4) Una estudiante que vive en un cuarto dormitorio de 4m*6m*6m enciende su ventilador
de 150 W antes de salir...