INFORME #5 CONDUCCION TRANSITORIA

7/29/2019 INFORME #5 CONDUCCION TRANSITORIA

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CONDUCCION TRANSITORIA

ESTUDIANTES:

YEISON OROZCOCAMILO PINEDA

GASPAR SOTO

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIAFACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA

MEDELLN

2013


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CONDUCCION TRANSITORIA

ESTUDIANTES:

YEISON OROZCO

CAMILO PINEDA

GASPAR SOTO

INFORME DE PRACTICA EXPERIMENTAL # 5

PROFESOR:

YUHAN LENIS

ASIGNATURA:

IMC-481 GR01 LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA

MEDELLN

2013


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GLOSARIO

Conduccin: La transmisin por conduccin se produce cuando la energa sepropaga debido a los choques entre las partculas. En cada choque las partculasceden parte de su energa cintica a las partculas contiguas, todo ello sin quehaya transporte neto de materia.

Estado transitorio: es un estado termodinmico en el cual una o varias de suspropiedades varan con el tiempo.

Sensor: Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes fsicas oqumicas, llamadas variables de instrumentacin, y transformarlas en variables

elctricas. Las variables de instrumentacin pueden ser por ejemplo: temperatura,intensidad lumnica, distancia, aceleracin, inclinacin, desplazamiento, presin,fuerza, torsin, humedad, movimiento, pH, etc.

Termopar: Un termopar (tambin llamado termocupla) esun transductorformado por la unin de dos metales distintos que produceun voltaje (efecto Seebeck), que es funcin de la diferencia de temperaturaentreuno de los extremos denominado "punto caliente" o unin caliente o de medida yel otro denominado "punto fro" o unin fra o de referencia.

En Instrumentacin industrial, los termopares son ampliamente usados

como sensores de temperatura. Son econmicos, intercambiables, tienenconectores estndar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Suprincipal limitacin es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores aun grado Celsius son difciles de obtener.
http://es.wikipedia.org/wiki/PHhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Seebeckhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Instrumentaci%C3%B3n_industrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sensorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Sensorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Instrumentaci%C3%B3n_industrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Seebeckhttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/PH


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RESUMEN

En esta prctica de laboratorio se pretende analizar el comportamientotransitorio en la conduccin de calor de ciertos elementos y sustanciastpicas utilizadas como patrones o sensores de medicin de latemperatura.


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OBJETIVOS

Encontrar el tiempo de respuesta de diferentes sensores detemperatura.

Con lo anterior establecer los criterios necesarios para laSeleccin de sensores de temperatura.

Analizar la respuesta de los sensores de temperatura aDiferentes temperaturas.


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PROCEDIMIENTO

1. Deposite en un beaker un bao de hielo fundente.

2. Tome los termopares y termmetros que se han de emplear yverifique su correcto funcionamiento.3. Introduzca el termopar en el bao de hielo4. Registre tiempo y temperatura hasta que se alcance la temperatura del

medio.5. Repita el procedimiento para los otros sensores.6. Vierta agua en un beaker y caliente hasta lograr el punto de

sublimacin.7. Repita los pasos 4 y 5.8. Repita los pasos 4 y 5 para los diferentes sensores con el Proceso inverso,

es decir, para el caso donde el termopar va de la temperatura del medio

atemperatura ambiente.9. Tome plastilina y realice alguna forma geomtrica sobre lossensores y realice el procedimiento anterior (solo en temperaturas bajas,esto es, desde temperatura ambiente hacia temperatura de fusin y desdetemperatura de fusin hasta temperatura ambiente).

De este procedimiento se omite los puntos 8 y 9 segun la practica realizada. Setrabaja con los siguientes sensores:

- Termmetro de vidrio- Termopar con sensor

Se para cada uno de los experimentos se toma los tiempos y las temperaturasmostrados en las siguientes tablas con su respectiva grafica en la quevisualizamos el comportamiento.


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ENFRIAMIENTO CON TERMOMETRO DE VIDRIO

Temperatura ambiente = 25 CTemperatura (C) Tiempo (s)

25 022 118 215 313 410 59 68 77 86 96 106 115 12

5 134 144 154 164 173 183 193 203 212 222 232 24

2 25

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30

TEMPERATURA(C)

TIEMPO (s)

TERMOMETRO


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ENFRIAMIENTO CON TERMOPAR CON TP DE VIDRIO

Temperatura ambiente=23,8 CTemperatura (C) Tiempo (s)

23,8 023,8 17,8 23,5 32,7 42,6 52,6 62,6 72,6 82,6 92,6 10

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15

TEM

PERATURA(C)

TIEMPO (s)

TERMOPAR CON TP


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CALENTAMIENTO CON TERMOMETRO DE VIDRIO

Temperatura ambiente=22,5Temperatura (T) Tiempo (t)

22,5 025 126,5 228 3

29,5 449 574 681 7

85,5 888,5 990 1091 11

92 1292,5 1393 1493 15

0102030405060708090

100

0 5 10 15 20

TEMPERATURA(C)

TIEMPO (S)

TERMOMETRO


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CALENTAMIENTO CON TERMPAR CON TP

Temperatura ambiente=24 C

Temperatura (C) Tiempo (s)24 024,1 190,4 293,1 393,8 493,8 593,8 693,8 793,8 893,8 993,8 10

93,9 1193,9 12

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15

TEMPERATURA(C)

TIEMPO (S)

TERMOPAR CON TP


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RESULTADOS

Calcule la constante de tiempo para todos los sensores utilizados enlos diferentes casos.

Se define la constante como el periodo de tiempo en el cual la diferenciade temperatura entre el medio y el objeto se reduce al 36.8% del valor de ladiferencia inicial.

Procedemos entonces a calcular el valor de T ( ) para el cual se cumpleesta condicin:

Y

Y debemos hallar el momento en el que tenemos esta temperatura. Se debeencontrar por medio de interpolacin lineal segn la tabla de datos obtenida yas calculamos nuestra constante de tiempo.

PARA TERMMETRO DE VIDRIO EN ENFRIAMIENTO Por lo tanto


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PARA TERMOPAR CON TP EN ENFRIAMIENTO

Por lo tanto

PARA TERMMETRO DE VIDRIO EN CALENTAMIENTO Por lo tanto


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PARA TERMOPAR CON TP EN CALENTAMIENTO Por lo tanto

Explique cmo es la constante de tiempo para todos los casos.

CONSTANTE DE TIEMPO ( Segundos)TERMMETRO DE

VIDRIOTERMOPAR

CON TPENFRIAMIENTO

0

CALENTAMIENTO

Con los datos resumidos en la tabla anterior podemos analizar y darnos cuentaque la constante de tiempo es muy diferente utilizando el termmetro o eltermopar; pero no vara mucho si realizamos la conveccin forzada enenfriamiento o calentamiento. En el siguiente punto analizaremos con ms detalleel porqu.

Analice el comportamiento del sensor en los diferentes medios.

De la ecuacin donde se deduce que si el rea de la superficieen contacto con el ambiente (As) es constante y que si el coeficiente convectivo(h) tambin lo es, entonces podemos deducir que el valor de la resistencia interna es mayor en el termmetro de vidrio que en el termopar.

Respecto a la contante para cada sensor, esperbamos que la constante fueramayor en ambos casos de calentamiento ya que tericamente el valor de la


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resistencia interna es mayor en el proceso de calentamiento que en el deenfriamiento, lo cual implica que en el primer proceso el sensor tarda ms tiempoen alcanzar la estabilidad que en el segundo.

Este criterio no se cumpli para el termopar muy seguramente por las causas de

error que se pueden presentar en un experimento como el que realizamos ovisualizamos en el video. Estas causas de error son bsicamente de la toma dedatos visuales.

De acuerdo con los resultados que obtuvo y lo observado en ellaboratorio, diga en qu casos utilizara los sensores que seemplearon en la prctica.

Utilizaramos el termmetro de vidrio para casos en los que necesitemos realizarun anlisis del comportamiento de la temperatura en el tiempo en un proceso de

conveccin transitoria y que no se requiera una alta precisin.Utilizaramos el termopar en los casos en los que se necesite precisin ynecesitamos una informacin de temperatura despus de un lapso de tiempodeterminado sin obtener necesariamente informacin sobre el comportamiento enese lapso de tiempo.


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CONCLUCIONES

- Los materiales de los que est fabricado el termopar tienen una resistenciatrmica mucho menor que la del vidrio del que est compuesto eltermmetro.

- El termopar es un sensor muy confiable dada so precisin y cort tiempo derespuesta. Podemos darnos cuenta con los valores obtenidos de laconstante de tiempo de la rapidez con que el termopar identifica un estadoestable de nuevo.

- La conduccin transitoria en un forma considerablemente simple deconduccin y con una amplia aplicacin en la ingeniera.

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INFORME #5 CONDUCCION TRANSITORIA