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U.T.N. Facultad Regional Delta - Fenómenos de Transporte
Transporte de Energía- Guía de problemas

Parte II - Transporte de Energía
1. La pared de un horno consta de tres capas, como se indica en la figura: la primera
es una capa de un material resistente al calor o ladrillo refractario; la segunda una
capa de ladrillo aislante y finalmente una chapa de acero para protección
mecánica, cuyoespesor es de 6,3mm.
La pérdida de calor por la pared es de 13560 kcal.m-2.h-1 y se supone que las capas
hacen buen contacto térmico. ¿En qué condición de operación se obtendrá el
espesor total mínimo? Se conocen los siguientes datos:
Conductividad

Conductividad

calorífica

calorífica

(kcal.h-1.m-1.°C-1)

(kcal.h-1.m-1.°C-1)

a 38°C

a 1100°C

1425°C

2,68

5,361100°C

1,34

2,68

Temperatura
Material

máxima de
utilización

Ladrillo
refractario
Ladrillo
aislante
Acero

39,0

Ladrillo aislante

1400°C

Ladrillo refractario

Chapa de acero

38°C

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2. Una reacción catalítica se realiza en un lecho relleno situado en elespacio anular
comprendido entre dos cilindros coaxiales de radio interno R0 y externo R1. Toda la
pared interna esta a la temperatura constante T0 y puede suponerse que no hay
transmisión de calor a través de esta superficie. La reacción desprende calor con
una velocidad volumétrica uniforme en todo el reactor. La conductividad calorífica
efectiva kef debe considerarse constante. Estimar:
a.Perfil de temperatura en función del radio.
b. Calcular la temperatura de la pared externa cuando:
R0 = 11,4 mm

R1 = 12,7mm

T0 = 482°C Se = 480

kef = 0,45

kcal
h.m.°C

cal
h.cm 3

3. Una esfera de hierro colado de 30cm de diámetro (α= 1,7.10-5m2.s-1) que se
encuentra inicialmente a 315 °C se deja caer en un baño de aceite que se
encuentra a 21°C.
Determinar el tiemponecesario de enfriamiento para reducir la temperatura
central de la esfera a 65°C
4. Un lingote de hierro de 30cm de diámetro, que inicialmente se encuentra a una
temperatura de 370°C, se sumerge en un baño de aceite que permanece a 40°C.
Determinar la temperatura a la que se encuentra el centro del lingote después de
10 minutos.
5. Un tubo de cobre de 1” de diámetro y 16 BWG tiene su superficie auna
temperatura constante de 116°C. Si este tubo está rodeado de aire inmóvil a 15°C y
la longitud del tubo es de 3m,¿qué flujo de calor se logrará si el tubo está
orientado:
a. Horizontalmente?
b. Verticalmente?
6. Una corriente de 1500kg/h de benceno proveniente de una torre de destilación a
80°C se desea subenfriar a 50°C para su posterior almacenamiento. Para dicho
propósito seutilizará agua a 25°C la cuál puede salir por motivos de corrosión a

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una temperatura máxima de 40°C. Se utilizará un intercambiador de doble tubo de
acero comercial con:
Tubo interno:

φ = 1/2 in

16 BWG

Tubo externo:

φ =1 in

16 BWG

Por el tubo interno circulará el agua ypor el anulo circulará el benceno.
a. Determinar en primer lugar el tipo de flujo más apropiado, y explicar el motivo
de su elección.
b. En base al tipo de flujo adoptado calculé la longitud de intercambiador
necesaria.
c. ¿Cuál sería la longitud si el flujo es de corrientes paralelas? En caso de que no
sea la misma explique a que se debe.
7. Una corriente de 1500kg/h amoniaco a 49°C dedeterminado proceso es enfriada
mediante un intercambiador de calor de 17m de longitud. Para el enfriamiento se
utiliza una corriente de agua de 6m3/h a una temperatura de 15°C. El
intercambiador consta de una tubería de 1 in y otra de 1 ¾ in ambas de 12 BWG. El
agua circula por el tubo interno.
a. Determinar en primer lugar el tipo de flujo más apropiado, y explicar el motivo
de su...