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Radio crítico y tranferencia de calor, Guías, Proyectos, Investigaciones de Calor y Transferencia de Masa

El radio crítico se refiere al radio mínimo que debe tener un aislante o un cable para evitar la ruptura dieléctrica debido a la tensión eléctrica. Fórmula El radio crítico (rc) se puede calcular utilizando la fórmula: rc = V / (E * ln(R/r)) donde: - V es la tensión eléctrica - E es la rigidez dieléctrica del material aislante - R es el radio exterior del aislante - r es el radio del conductor Importancia El radio crítico es importante en el diseño de cables y aislantes eléctricos, ya que ayuda a determinar el grosor mínimo del aislante necesario para evitar la ruptura dieléctrica y garantizar la seguridad y eficiencia del sistema eléctrico.

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2024/2025

Subido el 12/06/2025

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Laboratorio de transferencia de calor Ing. Huber Hurtado Arhuata
Universidad Nacional de Juliaca
Escuela profesional de ingeniería en energías renovables
LABORATORIO N° 04
Aislamiento Térmico, Radio Critico De Aislamiento
1.1. OBJETIVOS
Estudiar y comprender el objetivo de aislamiento térmico
Determinar el radio critico de aislamiento de un cilindro
1.2. FUNDAMENTO TEORICO
Conceptos:
considere un medio solido de área superficial As, volumen V y
conductividad térmica constante K, de donde el calor se genera a una razón
constante. El calor se transfiere del solido al medio circundante que está a
T, con un coeficiente constante de transferencia de calor de “h”. Toda la
superficie del solido se mantiene a una temperatura común Ts. En
condiciones estacionarias el balance de energía para este solido se puede
expresar como:
en condiciones estacionarias, todo el calor generado en un solido debe salir
de este a través de su superficie exterior.
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Escuela profesional de ingeniería en energías renovables

LABORATORIO N° 0 4

Aislamiento Térmico, Radio Critico De Aislamiento

1.1. OBJETIVOS

  • Estudiar y comprender el objetivo de aislamiento térmico
  • Determinar el radio critico de aislamiento de un cilindro 1.2. FUNDAMENTO TEORICO Conceptos: considere un medio solido de área superficial As, volumen V y conductividad térmica constante K, de donde el calor se genera a una razón constante. El calor se transfiere del solido al medio circundante que está a T∞, con un coeficiente constante de transferencia de calor de “h”. Toda la superficie del solido se mantiene a una temperatura común Ts. En condiciones estacionarias el balance de energía para este solido se puede expresar como: en condiciones estacionarias, todo el calor generado en un solido debe salir de este a través de su superficie exterior.

Escuela profesional de ingeniería en energías renovables Condiciones de contorno con conveccion La transferencia de calor por conveccion puede calcularse con: Una analogía con resistencia eléctrica para el proceso de convección, se puede expresar de esta manera: En donde el termino 1/hA , se convierte ahora en la resistencia a la transferencia de calor por convección. Conducción de calor en cilindros Considere una capa cilíndrica larga(como un tubo circular) de radio interior 𝑟 1 , radio exterior 𝑟 2 , longitud “L” , y conductividad térmica promedio K. Las dos superficies de la capa cilíndrica se mantienen a las temperaturas constantes 𝑇 1 y 𝑇 2. No hay generación de calor en la capa y la conductividad térmica es constante. Para una conducción de calor unidimensional a través de la capa cilíndrica, se tiene T(r) , entonces la ley de Fourier de la conducción del calor para la transferencia de calor a través de la capa cilíndrica se puede expresar como: A= 2𝜋𝑟𝐿, es el área de transferencia en la ubicación r. Note que A depende de “r” y , en consecuencia, varia en la dirección de la transferencia de

Escuela profesional de ingeniería en energías renovables Variación de la razón de transferencia de calor con el radio externo del aislamiento 𝑟 2 cuando 𝑟 1 < 𝑟𝑐𝑟 Radio critico de aislamiento Depende de la conductividad térmica del aislamiento K y del coeficiente externo de transferencia de calor por convección: 1.3.INSTRUMENTOS Y EQUIPOS DE LABORATORIO Los instrumentos y equipos para el desarrollo del laboratorio son: Equipos:

  • Modulos de transferencia de calor
  • Cámara fotográfica. Materiales
  • vernier
  • Destornillador estrella y plano
  • Martillo de goma Unidad de control y armado de conducción radial

Escuela profesional de ingeniería en energías renovables 1.4.PROCEDIMIENTO

  1. Ubicar los posibles equipos que pudieran generar/almacenar calor.
  2. Conectar los cables de los termistores a la unidad de control. la distribución de los puntos de medición se muestra (ver figura), colocar en el selector de temperatura del termopar 1, una vez que la temperatura en el indicar no varie se ha alcanzado el estado estable, 45 min aproximadamente.
  3. Encender el aparato de conducción radial. Abrir la llave que suministra el agua de enfriamiento a la pared fría del equipo, y establecer Tf(temperatura fría). Fijar la potencia a suministrar a la resistencia eléctrica, y establecer Tc (temperatura caliente)
  4. Establecido el gradiente de temperatura tomar la lectura de potencia, asi como la temperatura de los termistores. Incrementar la potencia suministrada a la resistencia y esperar a que se alcancen condiciones estables nuevamente, y se toman los datos nuevamente. Resultados: Tabla de resultados Consideraciones: 𝑇∞ = 30°𝐶 K=0.15W/m°C h= 12W/𝑚^2 °𝐶 𝑄̇ =80W, (V.I= 8Vx10A) Temperatura, en el interface Espesor del aislamiento c= 2 mm Espesor de aislamiento c= 4 mm Espesor de aislamiento c=11mm Espesor de aislamiento c=1 3 mm 𝑇 1