Silabo Abet Mn 310 A-b 19-1.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Mecánica Calidad Universitaria y Acreditación FIM

SÍLABO - Formato F02 CURSO: TRANSFERENCIA DE CALOR I.

INFORMACIÓN GENERAL CODIGO : MN 310 - B Transferencia de Calor CICLO : 6° (M6)- 7° (M4, M5) CREDITOS : 03 HORAS POR SEMANA : 4 (Teoría – Práctica) PRERREQUISITOS : MN121, MN204 (M5, M6), MB535, MN 217(M4). CONDICION : Obligatorio ÁREA ACADÉMICA : Ciencias de Ingeniería PROFESOR : Jaime Ravelo E-MAIL: [email protected]

II.

SUMILLA DEL CURSO En este curso se revisan los conceptos y modelos existentes que describen el comportamiento de un componente o de un sistema térmico. Al finalizar el curso el alumno estará en condiciones de reconocer los mecanismos de transferencia de calor y modelarlos para diseñar los componentes de un sistema térmico completo y cada uno de sus componentes.

III.

COMPETENCIAS Al finalizar la asignatura, el estudiante: 1. Aplica los principios d e transferencia d e c a l o r empleando métodos analíticos. 2. Explica las formas de transferencia de calor mediante expresiones matemáticas que gobiernan estos fenómenos (MODELOS MATEMÁTICOS). 3. Resuelve problemas específicos relativos a equipos y sistemas electromecánicos. 4. Usa técnicas de cálculo actuales. 5. Realiza el cálculo para el diseño térmico de intercambiadores de calor aplicando la técnica de simulación numérica.

Av. Túpac Amaru Nº 210 – Lima 25, Perú Telefax 482-3643 / Central UNI 481-1070 (513)

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IV.

UNIDADES DE APRENDIZAJE 1. INTRODUCCION/ 8 HORAS Relación de la Transferencia de Calor con la Termodinámica/ El concepto de modelo para Diseñar Sistemas Térmicos/ Aplicaciones importantes/ Formas de transmisión de calor (conducción, convección, radiación) / Principios fundamentales/ Mecanismos combinados de transferencia de calor/ Circuito térmico equivalente/ analogía con los circuitos eléctricos/ Coeficiente global de transferencia de calor/Características físicas de conductividad. Medio homogéneo e isotrópico/ Ejemplos 2. CONDUCCION-DIFUSION /12 HORAS Ecuación general de conducción de calor/ Generación interna de calor/ Conducción permanente unidimensional/ paredes planas c i l í n d r i c a s y esféricas/ Radio crítico de un aislante/ espesor económico/ Conducción permanente unidimensional con generación interna de calor. Ejemplos /Transmisión de calor con superficies extendidas. Ecuación general para aletas/ Aletas de se cció n t ran sve r sal co n st an te y de se cció n var iab le /Eficiencia de aleta y eficiencia total de un sistema con aletas/ Métodos de solución analíticos y gráficos/ Ejemplos/ Conducción permanente bidimensional/ Descripción de los métodos existentes/ Desarrollo del método gráfico y mediante el factor de forma/ Ejemplos. 3. RADIACION TERMICA/12 HORAS Características físicas de la radiación térmica/ El espectro de ondas electromagnéticas y el rango de emisión de la radiación térmica/ Potencia emisiva de un cuerpo real y un cuerpo gris. Propiedades ópticas de los materiales: emisividad, absortividad, reflectividad y transmisividad. Intercambio radiante entre superficies negras/ factor de forma/ Resistencia superficial. Ejemplos/Flujo radiante en superficies reales: irradiación, emisión y radiosidad/ Resistencia de superficie/ Circuito térmico por radiación/ Superficies rerradiantes/ Pantallas de radiación. Ejemplos/ Introducción a la radiación volumétrica/ Emisión y absorción de gases y vapores/ Intercambio radiante entre superficie y gas absorbente: Método de Hottel. Ejemplos. 4. CONVECCION DE CALOR/16 HORAS. Convección forzada/ Análisis de la capa térmica y la capa hidrodinámica en superficie plana/ Números adimensionales que gobiernan el fenómeno/ Determinación del coeficiente convectivo para diversos fluidos y formas geométricas: correlaciones de variables. Ejemplos/ Convección forzada con flujo externo sobre superficie plana, esférica y cilíndrica, etc., a través de un banco de tubos/ Convección forzada con flujo interno en ductos/ Consideraciones para tubería corta y larga, ducto de sección no circular. Efecto de la viscosidad. Ejemplos. / Convección natural. Análisis de la capa límite térmica e hidráulica en la plana vertical/ Números adimensionales que gobiernan el fenómeno/ Determinación del coeficiente convectivo ara Av. Túpac Amaru Nº 210 – Lima 25, Perú Telefax 482-3643 / Central UNI 481-1070 (513)

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diversos fluidos y formas geométricas: correlación de variables. Ejemplos/ Convección natural en espacios cerrados/ Casos combinados de convección forzada y convección natural. Cambio de fase: condensación/ Análisis de Nusselt en una pared plana vertical. Correlaciones de variables/ Ejemplos/ Cambio de fase: Ebullición. Características físicas y tipos de ebullición: Correlación de variables /Ejemplos. 5. INTERCAMBIADORES DE CALOR/ 8 HORAS Clasificación de los intercambiadores de calor/ Balance y cálculo térmico/ Método de la diferencia media logarítmica de temperaturas (DMLT)/ Método de la efectividad, número de unidades de transferencia de calor (NUT)/ Consideraciones de diseño en los intercambiadores de calor/ Técnicas modernas (modelamiento por simulación numérica) / Aplicaciones. V.

EXPERIENCIAS PRÁCTICAS Practica d i r i g i d a 1 . Se r e a l i z a e n e l c e n t r o d e c ó m p u t o CCFIM - S o b re la aplicación de modelos de Conducción y Radiación térmica. Practica d i r i g i d a 2 . Se re aliz a e n e l c e n t r o d e có mp u to CCF IM - S o b r e la aplicación de modelos de Convección y diseño de intercambiadores de Calor por simulación numérica.

VI.

METODOLOGÍA Las clases serán exposiciones teóricas de los fundamentos y principios de transmisión de calor complementados con problemas aplicativos en cada capítulo, debiéndose proporcionar material bibliográfico (separatas, papers, programas) como: complemento teórico, tablas, gráficos, etc. En algunas oportunidades será necesario contar con ayudas audiovisuales, así como realizar visitas a plantas térmicas. Al final del curso el alumno debe presentar y exponer un trabajo monográfico o proyecto integrador. En todas las sesiones se promueve la participación activa del alumno.

VII.

FÓRMULA DE EVALUACIÓN Sistema de Evaluación “F”. Calculo del Promedio Final: PF = (EP+2 EF+ PPC) /4 EP: Examen Parcial EF: Examen Final PPC: Promedio de Practicas y7o monografía)

VIII.

BIBLIOGRAFÍA 1. INCROPERA, FRANK, “Fundamentos de Transferencia de Calor. Editorial. Prentice Hall, México 1999. 2. STOECKER, Wilbert. F., “Design of thermal systems”. Editorial Mc Hill, 1989. Marzo, 2019 Av. Túpac Amaru Nº 210 – Lima 25, Perú Telefax 482-3643 / Central UNI 481-1070 (513)