Capítulo 03. Conducción de calor en estado estacionario

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-198  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-198 Se desea enfriar la superficie de una pared plana a 200°C con aletas de pasador de aluminio de perfil parabólico con puntas romas. Cada aleta tiene una longitud de 25 mm…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-197  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-197 Una pared plana con una temperatura superficial de 300°C está unida a aletas triangulares de aluminio rectas (k = 236 W/m · K). Las aletas están expuestas al aire ambiental de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-196  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-196 Se usa un recipiente esférico, de 3.0 m de diámetro (y espesor despreciable), para almacenar un fluido a una temperatura de 0°C. El recipiente está cubierto con una capa de un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-195  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-195 Una barra de 12 cm de largo con una sección transversal cuadrada, como se muestra en la figura P3-195, consta de una capa de cobre (k 380 W/m · K) de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-194  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-194 Un tanque esférico de acero de 2.2 m de diámetro lleno de agua con hielo a 0°C se entierra en un lugar en donde la conductividad térmica del suelo es k…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-193  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-193 Una pared de un almacén refrigerado tiene 10.0 m de alto y 5.0 m de ancho. La pared está hecha de tres capas: aluminio (k 200 W/m · K) con 8.0…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-192  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-192 Se coloca un total de 10 aletas rectangulares de aluminio (k 203 W/m · K) sobre la superficie plana exterior de un aparato electrónico. Cada aleta tiene 100 mm de ancho,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-191  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-191 En la figura P3-191 se muestra una sección típica de la pared de un edificio. Esta sección se extiende hacia dentro y fuera de la página y se repite en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-190  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-190 Un tanque cilíndrico de 0.6 m de diámetro y 1.9 m de largo que contiene gas natural licuado (GNL) a –160°C se coloca en el centro de una barra sólida cuadrada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-189  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-189 Se usa un recipiente agitador para calentar 500 kg/min de una solución acuosa que está a 15°C, por medio de vapor de agua saturado en condensación en la camisa exterior del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-188  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-188 Vuelva a considerar el problema 3-187. Por medio del software EES (o cualquier otro semejante), trace la gráfica del número de aletas en función del incremento en la pérdida de calor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-187  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-187 Se va a enfriar una superficie caliente de 15 cm 20 cm que está a 85°C sujetándole aletas de aluminio (k 237 W/m · °C) de 4 cm de largo y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-186  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-186 Cuando no es factible el transporte del gas natural en una tubería, por razones económicas o de otra clase, primero se licua hasta alrededor de –160°C y, a continuación, se transporta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-185  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-185 Fluye vapor a 260°C dentro de una tubería de acero (k = 61 W/m · K) cuyos diámetros interno y externo miden 10 y 12 cm, respectivamente, en un entorno con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-184  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-184 Al analizar la transferencia de calor a través de las ventanas, es importante considerar el marco así como el área de vidrio. Considere una ventana con marco de madera, de 2…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-183  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-183 Aire acondicionado frío a 12°C fluye con un gasto de masa de 0.8 kg/s dentro de un ducto cuadrado de aluminio (k 237 W/m · °C) de 1.5 cm de espesor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-182  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-182 Una pared de 4 m de alto y 6 m de largo está construida con dos placas grandes de acero (k 15 W/m · °C) de 2 cm de espesor separadas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-181  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-181 Considere dos personas idénticas, cada una de las cuales genera 60 W de calor metabólico en forma estacionaria mientras están realizando trabajo sedentario y lo disipan por convección y transpiración. La…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-180  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-180 Se usa una fila de 10 tubos paralelos que tienen 5 m de largo y un diámetro exterior de 6 cm para transportar vapor de agua a 145°C a través del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-179  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-179 Repita el problema 3-178 con una placa de cobre con aletas del mismo metal (k 386 W/m · °C), en lugar de las de aluminio. Solución: Solución 1: Canal    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-178  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-178 Un tablero de circuito de 0.2 cm de espesor, 10 cm de alto y 15 cm de largo aloja componentes electrónicos sobre uno de sus lados que disipan un total de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-177  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-177 Vuelva a considerar el problema 3-176. Se desea aislar la pared con el fin de disminuir la pérdida de calor en un 85%. Para la misma temperatura de la superficie interior,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-176  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-176 Una pared de 6 m de ancho y 2.8 m de alto está construida de una capa de ladrillo común (k 0.72 W/m · °C) de 20 cm de espesor, una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-175I  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-175I Repita el problema 3-174I suponiendo que existe un espacio lleno de aire (k 0.015 Btu/h · ft · °F) de 0.02 in de espesor entre la papa y la toalla. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-174I  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-174I Se observa que la temperatura superficial de una papa horneada de 3 in de diámetro cae de 300°F hasta 200°F en 5 minutos, en un medio ambiente a 70°F. Determine el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-173  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-173 Repita el problema 3-172 para el caso de un coeficiente de transferencia de calor de 18 W/m2 · °C sobre la superficie exterior, como resultado de poner una cerca alrededor del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-172  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-172 El sistema de plomería de una casa comprende una sección de 0.5 m de un tubo de plástico (k 0.16 W/m · °C) con diámetro interior de 2 cm y exterior…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-171  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-171 Considere un tablero de circuito de capas múltiples de 18 cm 18 cm que disipa 27 W de calor. El tablero consta de cuatro capas de cobre (k 386 W/m ·…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-170  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-170 Los tubos de concreto recién formados suelen curarse en principio durante la noche por medio de vapor de agua en un horno que se mantiene a una temperatura de 45°C, antes…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-169  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-169 Fluye agua caliente a una velocidad promedio de 1.5 m/s por un tubo de hierro fundido (k 52 W/m · °C) cuyos diámetros interior y exterior son de 3 cm y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-168I  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-168I Repita el problema 3-167I, si se supone que se ha formado la capa de 0.01 in de espesor de caliza tanto sobre la superficie interior como sobre la exterior. Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-167I  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-167I Se produce vapor de agua en los tubos de cobre (k 223 Btu/h · ft · °F) de un intercambiador de calor, a una temperatura de 280°F, mediante la condensación de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-166  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-166 En un sistema de calentamiento el vapor fluye a través de tubos cuyo diámetro externo es de 3 cm y cuyas paredes se mantienen a una temperatura de 120°C. Aletas circulares…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-165  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-165 Una barra cilíndrica de combustible nuclear de 15 mm de diámetro está revestida por un cilindro cerámico hueco concéntrico con un diámetro interno de 35 mm y un diámetro externo de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-164  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-164 Determine el valor R de un techo interior que consta de una capa de losetas acústicas de 19 mm cuya parte superior está cubierta con una hoja de aluminio intensamente reflectora…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-163  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-163 Dos casas son idénticas, excepto en que las paredes de una de ellas consta de bloques de concreto ligero de 200 mm, espacio de aire de 20 mm y tablero de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-162I  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-162I Se determina que el coeficiente total de transferencia de calor de una pared es U 0.075 Btu/h · ft2 · °F en las condiciones de aire estático en el interior y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-161  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-161 Determine los valores R de verano y de invierno, en m2 · °C/W, de una pared de mampostería que consta de ladrillos de fachada de 100 mm, 13 mm de mortero…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-160I  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-160I Determine el valor R y el factor U de invierno de una pared hueca de mampostería que está construida con bloques de concreto de 4 in de espesor hechos de agregado…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-159  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-159 El coeficiente total de transferencia de calor (el valor U) de una pared en condiciones de diseño de invierno es U 1.40 W/m2 · °C. Determine el valor U de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-158  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-158 Determine el valor R y el factor U de invierno de una pared de mampostería que consta de las capas siguientes: ladrillos de fachada de 100 mm, ladrillos comunes de 100…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-157  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-157 Repita el problema 3-156, suponiendo que uno de los lados de los dos espacios de aire está recubierto con una película reflectora de  0.05. Solución: Solución 1: Canal    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-156  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-156 Determine el valor R y el factor U de invierno de una pared hueca de mampostería que consta de ladrillos comunes de 100 mm, un espacio de aire de 90 mm,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-155  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-155 Considere un techo interior plano que está construido con montantes de madera de 38 mm 90 mm con una distancia centro a centro de 400 mm. La parte inferior del techo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-154  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-154 El coeficiente total de transferencia de calor (el valor U) de una pared en condiciones de diseño de invierno es U 2.25 W/m2 · °C. Ahora, se agrega una capa de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-153  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-153 El forro de lámina de fibra de madera de 13 mm de espesor de la pared de montantes de madera del problema 3-152 se reemplaza por un aislamiento de espuma rígida…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-152  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-152 Determine el valor R y el factor U de verano de una pared con armazón de madera que está construida con montantes de madera de 38 mm 140 mm con una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-151C  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-151C Considere una casa cuyo espacio del ático está ventilado de manera eficaz, de modo que la temperatura del aire en él es la misma que la del aire ambiente en todo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-150C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-150C ¿Qué es una barrera radiante? ¿Qué clase de materiales son adecuados para usarlos como barreras radiantes? ¿Vale la pena usar barreras radiantes en los áticos de las casas? Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 3-149C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 3-149C En la tabla 3-9 se dan las resistencias térmicas unitarias (valores R) de espacios verticales de aire de 40 mm y 90 mm como 0.22 m2 · °C/W, lo cual implica…