CALOR, TEMPERATURA Y DEFORMACIÓN TÉRMICA : CALOR, TEMPERATURA Y DEFORMACIÓN TÉRMICA UNIVERSIDAD DE LA SERENA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
DIPLOMADO DISEÑO Y CÁLCULO EN INGENIERÍA Profesores: Carlos Garrido y Mauricio Godoy
Slide 2 : CALOR: ES LA FORMA DE ENERGÍA EN TRÁNSITO, QUE SE MANIFIESTA DEBIDO A UNA DIFERENCIA DE TEMPERATURAS. Mecanismos de transferencia de calor. · Conducción
· Convección
· Radiación Conducción: Se define a la transferencia de calor que ocurrirá a través del medio en el cual existe un gradiente de temperaturas. Puede tomar lugar en sólidos, líquidos y / o gases.
Slide 3 : Radiación: Las superficies emiten energía en forma de ondas electromagnéticas. A pesar que no exista un medio (vacío) se establecerá un intercambio de calor por radiación entre dos superficies a diferentes temperaturas. Convección: Se refiere a la transferencia de calor que ocurrirá entre una superficie y un fluido en movimiento como resultado de la diferencia de temperatura entre la superficie y el fluido. Leyes y ecuaciones que gobiernan los Mecanismos de Transferencia de Calor.
· Ley de Fourier. Conducción
· Ecuación de enfriamiento de Newton. Convección
· Ley de Stefan-Boltzmann. Radiación
Slide 4 : Ley de Fourier.
Slide 5 : Ecuación de enfriamiento de Newton . Las condiciones de corriente l ibre se suceden en donde los valores de U ? y T ? se hacen independientes de y . En la ecuación de Newton, h no es una propiedad termofísica ya que depende de una gran variedad de factores tanto geométricos como fluidodinámicos.
Slide 6 : Ley de Stefan- Boltzmann La ley de Stefan-Boltzmann, establece que si un cuerpo se encuentra a una determinada temperatura, este emite calor que viene cuantificado por: La ley de Stefan-Boltzmann, aplica a los denominados cuerpos negros, que son aquellos cuerpos que emiten la mayor cantidad de calor posible.
En la práctica los cuerpos negros son una idealización, en realidad los cuerpos reales solamente emiten una fracción de la energía que emite un cuerpo negro. A dichos cuerpos se les denominan cuerpos grises.
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Slide 9 : Determinar cuanto ayuda el aislante ?
Slide 10 : ESFUERZO Y DEFORMACIÓN
POR CAMBIOS DE TEMPERATURA
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Slide 13 : Pregunta:
¿Como se define la deformación unitaria?
¿Como se relaciona con el esfuerzo ?
¿Como se relacionaría con el efecto térmico?
Slide 14 : La deformación térmica (d) depende del coeficiente de expansión térmica (a), de la longitud del elemento (L) y del cambio de temperatura ( DT) se puede calcular como: d = a L DT
Slide 15 : Coeficiente de expansión térmica de algunos metales, vidrio cilindrado, madera y concreto, x 10 -6 .
Slide 16 : Coeficientes de expansión térmica de compuestos seleccionados, x 10 -6.
Slide 17 : Coeficiente de expansión térmica para plásticos, x 10 -6 .
Slide 18 : RELACIÓN ESFUERZO Y DEFORMACIÓN ¿ Que deformación produce un cambio de temperatura de 100ºF?
¿Qué esfuerzo produciría este mismo cambio de temperatura?
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Slide 21 : OTRA FORMA DE VERLO: dt = a L DT ¿ Que esfuerzo existe en la barra?
Slide 22 : ¡ CUIDADO!
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Slide 24 : Un miembro estructural de acero AISI 1020 en un horno experimenta un incremento de temperatura de 95 °F , mientras que se sujeta por sus extremos. Calcule el esfuerzo resultante en el acero.
Slide 25 : Una varilla de aleación de aluminio 2014 – T6 de una máquina se sujeta por sus extremos mientras se enfría a partir de 95 °C . ¿a que temperatura el esfuerzo de tensión en la varilla será igual a la mitad de la resistencia a la cedencia del aluminio si al principio se encuentra libre de esfuerzo?