Conductividad Termica

Determinación de la Conductividad Térmica


























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Resumen

Objetivos
Analizar los mecanismos de transferencia de calor en base a una experiencia práctica, que corresponde a determinar la conductividad térmica de un material desconocido. Usar modelos y simplificaciones que proporcionen una buena aproximación a la energía que setransfiere, por los distintos modos de transferencia de calor.

Resultados
Tabla 1. Resultados promedios.
|Kplaca [W/mK] |hs,ais,e [W/m2K] |hs,placa,e [W/m2K] |hs,ais,i [W/m2K] |hs,placa,i [W/m2K] |hs,resist [W/m2K] |
|0,18065 |1,49484 |11,15161 |0,96932 |5,87154 |145,74430 |

DiscusionesDespreciando algunas condiciones como la existencia de fuentes de calor externas y de materiales anexos como cinta adhesiva, y en el caso de la resistencia, el cable de alimentación, que afectan en la trasferencia de calor en nuestro sistema. Además, para el análisis de los resultados se realizan simplificaciones como el sistema en régimen permanente, aproximaciones de áreas, caja no apoyada enla mesa, radiación en el interior inexistente, despreciamos los efectos de borde, entre otras.

Conclusiones
Podemos concluir que los resultados están dentro de lo esperado, ya que el coeficiente superficial del poliestireno, tanto en el interior como en el exterior, es bajo, coincidiendo con la condición de aislante del material. En contraste a esto, la magnitud del coeficiente superficialde la resistencia proporciona un flujo de calor mucho más alto. El valor para la muestra es mucho más bajo que el de la resistencia, pero es varias veces mayor que los valores del aislante, tanto en el caso de la conductividad térmica como el coeficientes superficiales. Aun así, el material muestra califica para el rango de sistemas aislantes y materiales no metálicos. A raíz de esto, lassimplificaciones nos entregan un error relativo al análisis del 30%, siendo un valor aceptable.

Condiciones del laboratorio

Las condiciones en que se realiza el laboratorio en que se miden las variables a procesar son las siguientes:
• Sala relativamente aislada del exterior y sus condiciones.
• Temperaturas medidas con termocuplas.
• Recepción confiable de los datos, realizada por un sistemacomputacional.
• Frecuencia de muestreo de las temperaturas: 10 segundos.
• La resistencia se encontraba encendida dos días antes de realizar la experiencia, con lo cual las temperaturas medidas por la termocuplas no varían considerablemente.
Otras condiciones:
• Existencia de fuentes de calor externas como por ejemplo:
o Personas
o Equipos electrónicos y eléctricos.
•Condiciones alteradas de la sala: Puerta no completamente cerrada.
• Condiciones de la Caja de muestra:
o Existencia de otros materiales: Cinta adhesiva, pegamento, cables y papel de aluminio.
o La caja no estaba aislada de contacto, ya que se encontraba sobre una mesa.
o La resistencia se encontraba sujeta por el cable de alimentación eléctrica.

Consideraciones

Pararealizar el análisis del sistema en estudio se deben realizar diversas consideraciones para facilitar la modelación y los cálculos de las diversas variables. Estas son las siguientes:
• Estado de régimen permanente, asumido ya que se ve en los datos que la temperatura en el tiempo es prácticamente constante.
• Flujos de calor unidireccionales en las direcciones perpendiculares a las paredes dela caja.
• Las temperaturas de las paredes de la salas (temperaturas de las otras superficies) es igual a la del aire de la sala.
• El área exterior de las otras superficies (sala) es mucho mayor que la de la caja.
• La caja se encuentra aislada de contacto exteriormente (no existe contacto con la mesa).
• La resistencia se considera aislada de conducción (no existe cable de alimentación...