Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureña
Facultad de ciencias y tecnología: Escuela de Ingeniería Química.
Laboratorio de fenómenos de transporte
Demostración del experimento de conducción de calor en metales
Marlenys Yamilette Cuevas Silfa
Estudiante de término de Ingeniería química UNPHU.
I. Resumen:
La conducción térmica es la transferencia de calor de una parte de un cuerpo a otra con la que está en
contacto. Para el estudio y medición de este fenómeno se utilizó el equipo WL 420 empleando la técnica de
estado estacionario, la región superior de la muestra se calentó mediante un calentador eléctrico y la sección
inferior se enfrió mediante un elemento Peltier. La conducción de calor se produjo a través de la muestra
respectiva de arriba a abajo.
La temperatura de las muestras de metal se tomó en la parte superior e inferior mediante termopares. Se
realizó el uso del software GUNT para el funcionamiento del sistema y para la adquisición de datos y
ayuda de manera significativa a la comprensión de los principios teóricos. Finalmente se llevó a cabo la
interpretación de los gráficos al llegar al estado estacionario y el cálculo de la conductividad y resistencia
térmica.
II. Abstract:
Thermal conduction is the transfer of heat from one part of a body to another with which it is in contact. For
the study and measurement of this phenomenon, the WL 420 equipment was used using the steady state
technique, the upper region of the sample was heated by means of an electric heater and the lower section
was cooled by means of a Peltier element. Heat conduction occurred through the respective sample from
top to bottom.
The temperature of the metal samples was taken at the top and bottom by thermocouples. The GUNT
software was used for the operation of the system and for the acquisition of data and significantly helps the
understanding of the theoretical principles. Finally, the interpretation of the graphs was carried out when
reaching the steady state and the calculation of the conductivity and thermal resistance.
III. Objetivos:
Realizar la calibración del equipo WL 420.
Describir el funcionamiento del elemento Peltier a modo de disipador térmico.
Explicar los conceptos de conductividad térmica y resistencia térmica, así como nombrar las
principales influencias.
Calcular la conductividad térmica y resistencia térmica a base de los valores de medición.
Influencia de la temperatura en la precisión de medición.
IV. Fundamentos teóricos:
La conductividad térmica (a menudo denotada por k, λ o κ) se refiere a la capacidad intrínseca de un material
para transferir o conducir calor. Es uno de los tres métodos de transferencia de calor, los otros dos son la
convección y la radiación. Los procesos de transferencia de calor se pueden cuantificar en términos de
, ecuaciones de velocidad apropiadas. La ecuación de velocidad en este modo de transferencia de calor se basa en
la ley de conducción de calor de Fourier (Qcond= -kA (dT/dx)). También se define como la cantidad de calor por
unidad de tiempo por unidad de área que se puede conducir a través de una placa de espesor unitario de un
material dado, las caras de la placa difieren en una unidad de temperatura.
La resistencia térmica se define como la relación entre la diferencia de temperatura entre las dos caras de un
material y la tasa de flujo de calor por unidad de área. La resistencia térmica determina la propiedad de
aislamiento térmico de un material. Cuanto mayor sea la resistencia térmica, menor será la pérdida de calor. La
resistencia térmica, R, está relacionada con la conductividad térmica, λ, y el espesor h, como sigue: R=L/λ.
V. Diseño de la práctica:
La segunda práctica del laboratorio de fenómenos de transporte fue llevada a cabo con el equipo WL 420. Se
procedió a realizar ensayos para el estudio del funcionamiento del mismo, funcion del elemento Peltier y la
influencia de la diferencia de temperatura de la probeta.
Las probetas elegidas para analizar las conductividades y resistencias térmicas tanto cortas como largas
fueron de los materiales aluminio y acero inoxidable respectivamente tras efectuar la calibración del equipo.
Puesto en marcha el equipo, se continuó con la realización del el registro de los datos obtenidos a la par que se
mantenía la probeta dentro del equipo hasta alcanzar el estado estacionario, evidenciando esta última acción
por medio de la gráfica realizada por el programa G.U.N.T. Geraetebau GmbH. Finalmente se realizaron los
cálculos relacionados a los objetivos propuestos.
VI. Materiales y equipos:
Equipo WL 420.
Probeta corta de aluminio.
Probeta larga de aluminio.
Probeta corta de acero inoxidable.
Probeta larga de acero inoxidable.
Programa G.U.N.T. Geraetebau GmbH.
VII. Desarrollo de la práctica:
Para el experimento con las probetas de aluminio se llevó a cabo el siguiente procedimiento:
o Preparar el equipo.
o Ingresar los siguientes datos en el programa G.U.N.T. Geraetebau GmbH:
Probeta: Probeta corta aluminio
Flujo térmico: 24W
Capacidad de enfriamiento: 100%
Registrar valores de medición y realizar la gráfica cuando el material llega al estado estacionario.
Probeta: Probeta larga de aluminio
Flujo térmico: 22W
Capacidad de enfriamiento: 100%
Registrar valores de medición y realizar la gráfica cuando el material llega al estado estacionario.
Para el experimento con las probetas de acero inoxidable se llevó a cabo el siguiente procedimiento:
o Preparar el equipo.
o Ingresar los siguientes datos en el programa G.U.N.T. Geraetebau GmbH:
Facultad de ciencias y tecnología: Escuela de Ingeniería Química.
Laboratorio de fenómenos de transporte
Demostración del experimento de conducción de calor en metales
Marlenys Yamilette Cuevas Silfa
Estudiante de término de Ingeniería química UNPHU.
I. Resumen:
La conducción térmica es la transferencia de calor de una parte de un cuerpo a otra con la que está en
contacto. Para el estudio y medición de este fenómeno se utilizó el equipo WL 420 empleando la técnica de
estado estacionario, la región superior de la muestra se calentó mediante un calentador eléctrico y la sección
inferior se enfrió mediante un elemento Peltier. La conducción de calor se produjo a través de la muestra
respectiva de arriba a abajo.
La temperatura de las muestras de metal se tomó en la parte superior e inferior mediante termopares. Se
realizó el uso del software GUNT para el funcionamiento del sistema y para la adquisición de datos y
ayuda de manera significativa a la comprensión de los principios teóricos. Finalmente se llevó a cabo la
interpretación de los gráficos al llegar al estado estacionario y el cálculo de la conductividad y resistencia
térmica.
II. Abstract:
Thermal conduction is the transfer of heat from one part of a body to another with which it is in contact. For
the study and measurement of this phenomenon, the WL 420 equipment was used using the steady state
technique, the upper region of the sample was heated by means of an electric heater and the lower section
was cooled by means of a Peltier element. Heat conduction occurred through the respective sample from
top to bottom.
The temperature of the metal samples was taken at the top and bottom by thermocouples. The GUNT
software was used for the operation of the system and for the acquisition of data and significantly helps the
understanding of the theoretical principles. Finally, the interpretation of the graphs was carried out when
reaching the steady state and the calculation of the conductivity and thermal resistance.
III. Objetivos:
Realizar la calibración del equipo WL 420.
Describir el funcionamiento del elemento Peltier a modo de disipador térmico.
Explicar los conceptos de conductividad térmica y resistencia térmica, así como nombrar las
principales influencias.
Calcular la conductividad térmica y resistencia térmica a base de los valores de medición.
Influencia de la temperatura en la precisión de medición.
IV. Fundamentos teóricos:
La conductividad térmica (a menudo denotada por k, λ o κ) se refiere a la capacidad intrínseca de un material
para transferir o conducir calor. Es uno de los tres métodos de transferencia de calor, los otros dos son la
convección y la radiación. Los procesos de transferencia de calor se pueden cuantificar en términos de
, ecuaciones de velocidad apropiadas. La ecuación de velocidad en este modo de transferencia de calor se basa en
la ley de conducción de calor de Fourier (Qcond= -kA (dT/dx)). También se define como la cantidad de calor por
unidad de tiempo por unidad de área que se puede conducir a través de una placa de espesor unitario de un
material dado, las caras de la placa difieren en una unidad de temperatura.
La resistencia térmica se define como la relación entre la diferencia de temperatura entre las dos caras de un
material y la tasa de flujo de calor por unidad de área. La resistencia térmica determina la propiedad de
aislamiento térmico de un material. Cuanto mayor sea la resistencia térmica, menor será la pérdida de calor. La
resistencia térmica, R, está relacionada con la conductividad térmica, λ, y el espesor h, como sigue: R=L/λ.
V. Diseño de la práctica:
La segunda práctica del laboratorio de fenómenos de transporte fue llevada a cabo con el equipo WL 420. Se
procedió a realizar ensayos para el estudio del funcionamiento del mismo, funcion del elemento Peltier y la
influencia de la diferencia de temperatura de la probeta.
Las probetas elegidas para analizar las conductividades y resistencias térmicas tanto cortas como largas
fueron de los materiales aluminio y acero inoxidable respectivamente tras efectuar la calibración del equipo.
Puesto en marcha el equipo, se continuó con la realización del el registro de los datos obtenidos a la par que se
mantenía la probeta dentro del equipo hasta alcanzar el estado estacionario, evidenciando esta última acción
por medio de la gráfica realizada por el programa G.U.N.T. Geraetebau GmbH. Finalmente se realizaron los
cálculos relacionados a los objetivos propuestos.
VI. Materiales y equipos:
Equipo WL 420.
Probeta corta de aluminio.
Probeta larga de aluminio.
Probeta corta de acero inoxidable.
Probeta larga de acero inoxidable.
Programa G.U.N.T. Geraetebau GmbH.
VII. Desarrollo de la práctica:
Para el experimento con las probetas de aluminio se llevó a cabo el siguiente procedimiento:
o Preparar el equipo.
o Ingresar los siguientes datos en el programa G.U.N.T. Geraetebau GmbH:
Probeta: Probeta corta aluminio
Flujo térmico: 24W
Capacidad de enfriamiento: 100%
Registrar valores de medición y realizar la gráfica cuando el material llega al estado estacionario.
Probeta: Probeta larga de aluminio
Flujo térmico: 22W
Capacidad de enfriamiento: 100%
Registrar valores de medición y realizar la gráfica cuando el material llega al estado estacionario.
Para el experimento con las probetas de acero inoxidable se llevó a cabo el siguiente procedimiento:
o Preparar el equipo.
o Ingresar los siguientes datos en el programa G.U.N.T. Geraetebau GmbH:
