maquinas hidraulicas

PROBLEMA 2.1.1
La temperatura de las caras interna y externa de una pared rectangular, de dimensiones 2 x
1 x 0.3 m., se mantiene a 1000 y 200 ºC, respectivamente. Una medida previa de la
conductividad calorífica del material con el que está construida la pared condujo a los
resultados siguientes:
T (ºC)
K (w/m.ºC)

500
0.261

1150
0.333

Suponiendo que la variación de laconductividad del material con la temperatura pudiera
considerarse lineal, determinar:
(a) La densidad de flujo de calor transmitido por la pared, expresado en kw/m2.
(b) El flujo de calor, en w, transmitido por toda la pared en el supuesto de que se
duplicase el espesor de la pared pero considerando la misma temperatura
externa.
(c) La temperatura de la cara externa en el caso de que se hubieseduplicado el
espesor de la pared, pero se mantuviese el flujo de calor calculado en el apartado
(a).
Solución: (a) 721 (b) 721 (c) Situación imposible
PROBLEMA 2.1. 2
La pared plana de un horno tiene las dimensiones de 10 m de alto, 10 m de ancho y 20 cm
de espesor. Las temperaturas de las superficies interior y exterior de la pared son,
respectivamente, 200 y 50 ºC. La conductividad caloríficadel material que forma la pared del
horno varía con la temperatura de acuerdo con la ecuación:
k = 1 + e 0.01 T
donde: k |=| kcal/mhºC y T |=| ºC
Calcular:
(a) El flujo de calor, expresado en w, que, por conducción, se transmite a través de la pared.
(b) La temperatura en el plano central de la pared, es decir, en el plano que equidista de
ambas superficies interior y exterior.
Solución:(a) 4.2 105 (b) 146 ºC
PROBLEMA 2.1.3
En un tubo cilíndrico de 4 cm de diámetro y 8 cm de diámetro exterior, se transmite calor por
conducción en dirección radial debido a que las superficies interior y exterior del mismo se
mantienen, respectivamente, a las temperaturas de 100 y 80 ºC.
Si la conductividad calorífica del material de que está formado el tubo varía linealmente con
latemperatura según la ecuación:
k = 1 + 0.004 T
donde: k |=| kcal/mhºC y T |=| ºC
Calcular la temperatura en el centro de la pared del tubo.
Solución: 88.5 ºC

PROBLEMA 2.1.4
Por un tubo de acero de 50 mm de diámetro interior y 5 mm de espesor circula un vapor,
manteniendo una temperatura Tw de 500 ºC. El tubo está revestido con una capa de lana de
roca de 20 mm de espesor, que a su vez se recubrecon una capa de aglomerado de lana
de vidrio de 80 mm de espesor. La temperatura de la superficie externa del sistema es de 40
ºC.
Las conductividades caloríficas medias, para el caso considerado, del acero, lana de roca y
la lana de vidrio son 38.3, 0.074 y 0.042 w/mºC, respectivamente. Calcular:
(a) Las pérdidas de calor por metro lineal de tubo en w.
(b) La temperatura de la superficie deseparación de separación de los dos aislantes.
Solución: (a) 97.3 (b) 393 ºC
PROBLEMA 2.1.5
Una nave industrial de 100 m x 25 m x 5 m tiene instalado un sistema de calefacción por
agua caliente que aporta 150000 kcal/h. Las cuatro fachadas son exteriores, teniendo una
superficie acristalada de 96 m2; la superficie ocupada por puertas es de 28 m2. La
composición del muro es de ladrillomacizo de 25 cm (k = 0.8 w/mºC) y enfoscado de yeso
de 2 cm de espesor (k = 0.93 w/mºC).
Con el fin de ahorrar un mínimo del 25% de energía, se pretende instalar un aislamiento de
fibra de vidrio (k = 0.035 w/mºC) mediante placas que se adosarán al enfoscado de yeso
sujetándolas por medio de un tabique de ladrillo macizo de 10 cm de espesor (k = 0.16
w/mºC) que a su vez será revestido de unenlucido de yeso como el que tenía inicialmente.
Se pide:
a)
b)

Calcular la temperatura en el interior de la nave.
Espesor mínimo de aislante que será necesario instalar, sabiendo que venden
espesores comerciales de 3, 5, y 7 cm con costes de instalación de 1700, 2300 y 2900
pesetas /m2 respectivamente y siendo la temperatura en el interior de la nave la
calculada anteriormente.

Datos:
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