Apuntes de Transmisión del Calor

Esta publicacion está basada en unos apuntes para la parte de Transmisión del Calor de las asignaturas de la ETSAM. Sin embargo, con el tiempo se ha añadido otro material extra que excede ampliamente el contenido del curso

Experimental verification of the stefan-boltzmann law in the physics iii course of the engineering department of La Plata university

Facultad de Ingeniera de la Universidad Nacional de La Plata abarca dos módulos bimestrales. En el segundo de ellos se abordan temas de Física Moderna y entre las actividades de laboratorio establecidas, los alumnos realizan un experimento donde comprueban la ley de Stefan-Bolztmann determinando la dependencia funcional de la irradiancia emitida por un cuerpo negro con su temperatura absoluta utilizando un cubo de Leslie. En el presente trabajo se describe el instrumental utilizado en el laboratorio, la metodología experimental realizada por los alumnos, se presentan las mediciones realizadas y se analiza la relación funcional entre la irradiancia emitida por el cubo de Leslie y su temperatura comprobando la Ley de Steffan-Boltzmann. Además, se determina el valor de la constante de Stefan-Boltzmann (V) analizando la relación de la radiación electromagnética emitida por la cara negra del cubo con su temperatura. Palabras Claves: Stefan-Boltzmann, cuerpo negro, temperatura, Ingeniería, laboratorio. (hasta 6)The Physics IIIA course of the Electronic, Electric and Chemical Engineering degrees of La Plata University includes two modules of two months each. The second teaching module includes Modern Physics topics and laboratory activities where students perform an experiment to verify the Stefan-Boltzmann law where they get the dependency of the radiation of the black body with the absolute temperature of the Leslie cube. In the present work, we describe the experimental methodology, the experimental equipment and we analyze the temperature dependence of the radiation emitted by the Leslie cube. Finally, we verified the Stefan-Boltzmann law and determine the Stefan-Bolzmann constant (V) from the temperature dependence of the radiation emitted by the black face of the Leslie cube.Fil: Muñoz, Emiliano Luis. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingenieria; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico La Plata. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Creus, M.. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingenieria; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico La Plata. Centro de Investigaciones Opticas (i); ArgentinaFil: Sanjuan, F.. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingenieria; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico La Plata. Centro de Investigaciones Opticas (i); ArgentinaFil: Rabal, Hector Jorge. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingenieria; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico La Plata. Centro de Investigaciones Opticas (i); ArgentinaFil: Gallego, J.. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingenieria; Argentin

La termografía como herramienta de diagnóstico predictivo para los elementos eléctricos conectados a la red energía

Se estudiaron los principios de la termografía y propiedades térmicas que posee cada material para configurar correctamente la cámara térmica THERMOPRO TP8 e identificar problemas en diferentes elementos eléctricos que se encuentran en las redes de energía eléctrica de EDEQ (Empresa de energía del Quindío). Basados en la teoría de la termografía se realizó un diagnóstico de elementos eléctricos conectados y en funcionamiento en la red eléctrica y un análisis de cada imagen capturada. Para el análisis de las imágenes se utilizó el programa “Guide IrAnalyser” el cual lo incluye la cámara térmica THERMOPRO TP8, cada una de éstas imágenes tiene una serie de información que facilitó hacer un análisis cualitativo de algunos elementos eléctricos

Mejora de la pirometría infrarroja aplicada a hornos de recocido continuo

[Improved infrared pyrometry applied to continuous annealing furnace] En muchos procesos de calentamiento industrial (líneas de galvanizado continuo, producción de tubos de acero, fusión de vidrio, etc.) se debe calentar rápidamente la carga logrando al mismo tiempo un control preciso de su temperatura final. Para lograr este control es necesario medir apropiadamente la temperatura de la carga, lo que se debe normalmente realizar sin contacto (ya que la carga se traslada dentro del horno, a veces a velocidades considerables). La solución tecnológica actual consiste en utilizar pirómetros infrarrojos (instrumentos que miden la radiación en el infrarrojo que sale de la superficie de la carga en cierta dirección dada, habitualmente en un intervalo de longitudes de onda fijo, e infieren la temperatura de la superficie a partir de ella). Esta solución dista mucho de ser óptima, por varios motivos. Uno, la radiación que sale de la superficie no es sólo radiación emitida por la superficie (que testimonia su temperatura) sino radiación reflejada desde otros puntos de la cavidad del horno. Esta radiación reflejada en muchos casos puede ser mucho más intensa que la emitida (por razones de productividad la temperatura del horno es normalmente superior a la temperatura de la carga). En segundo lugar, las propiedades ópticas de las superficies que son relevantes para esta técnica (emisividad, por ejemplo) están habitualmente mal caracterizadas y dependen mucho del estado superficial de la carga que en muchos casos es incontrolable. La tecnología actual ha desarrollado mucho estos instrumentos, hasta el punto en que es posible medir simultáneamente la radiación proveniente de varios puntos diferentes, en varios intervalos de longitud de onda distintos. La propuesta de este trabajo consiste en pensar cuál es la promesa de estos instrumentos mejorados para la medición de temperatura; hallar, si es posible, configuraciones de distintas direcciones de vista/distintas longitudes de onda que proporciones mediciones más precisas, robustas, etc. Desde el punto de vista técnico, trabajar exitosamente con este problema involucraría hacer / perfeccionar modelos de los intercambios de radiación dentro de una cavidad con superficies a distintas temperaturas y con distintas propiedades ópticas; realizar análisis de sensibilidad de los parámetros que se desee medir respecto de las perturbaciones (tanto de temperaturas y propiedades de las superficies como ‘errores de modelización’)

Medida de la temperatura interna de una cámara de combustión

Ce travail a pour but d’étalonner un instrument optique. Ce dispositif est un radiomètre qui va être utilisé pour mesurer la température interne d’un foyer de combustion. Il sert à caractériser la température selon les valeurs de tension qui fourni. Par conséquent le but de ce rapport est présenter les courbes de calibration du radiomètre obtenues à partir des mesures sur un corps noir et de vérifier ces résultats. Le travail réalisé sur le projet à été complété par une recherche et le choix de fournisseurs de fluxmètres thermiques et de peinture présentant une haute émissivité pour compléter les actions actuellement menées sur le même foyer de combustion. _______________________________________________________________________________This work studies the calibration of an optical instrument. The instrument is a radiometer which is going to be used to measure the temperature on the inner wall of a combustion chamber. It is used to measure the temperature according to the voltage values recorded. Therefore the aim of this report is to design the radiometer calibration curves from measurements on a black body. The project is completed with the research and selection of flowmeters and high emissivity paint providers to help other projects on the same combustion chamber. ____________________________________________________________________________________Este trabajo tiene por objetivo calibrar un instrumento óptico. Este dispositivo es un radiómetro que va a ser utilizado para medir la temperatura interna de una cámara de combustión. Sirve para caracterizar la temperatura según los valores de tensión que nos proporciona. Por consiguiente el objetivo de esta memoria es presentar las curvas de calibración del radiómetro obtenidas a partir de medidas en un cuerpo negro y también de verificar que los resultados son fiables. El trabajo realizado en este proyecto ha sido completado por una búsqueda y elección de proveedores de flujómetros térmicos y de pintura de alta emisividad para completar otros proyectos llevados a cabo en la misma cámara de combustión.Ingeniería Industria

Fundamentos para una metodología para el diagnóstico cuantitativo de la función lagrimal humana utilizando termografía infra-roja

A lo largo de las últimas décadas ha aumentado considerablemente el número de personas con algún tipo de patología en los ojos o que afecte de una u otra manera este importante órgano del ser humano, entre ellas las más comunes son enfermedades de ojo seco, hipertensión, síndrome Sjögren. A su vez el uso más frecuente de equipos electrónicos (celulares, televisores, computadoras, tablets, entre otros), ha producido que muchas más personas y a más temprana edad empiecen a sufrir alguna de estas patologías.La mayoría de estas enfermedades producen cambios en la temperatura superficial del ojo, por lo cual aparece la termografía biomédica como una de las mejores opciones para estudiar este tipo de patologías, principalmente por su característica de ser un método no invasivo. La termografía biomédica se basa en la medición y cuantificación de la temperatura de la superficie de la piel. Esta temperatura depende de la circulación de la sangre en los milímetros más externos situada dentro de la piel. Este flujo de sangre está sujeto a una regulación compleja por el sistema nervioso y factores locales; por lo tanto, es posible "ver" la condición de los órganos internos mediante examen de infrarrojo, lo que permite valorar la posible o probable existencia de procesos patológicos tales como tumores, inflamación, daño o degeneración tisular, ya que estos procesos tienen un impacto en la temperatura de la piel mientras tienen lugar. Los procesos subyacentes conducen a reacciones vasculares y nerviosas que se pueden mostrar como diferentes patrones de calor (termogramas) y detectarlos mediante análisis infrarrojo[1]. Una amplia investigación en la última década ha contribuido al aumento de la conciencia sobre el uso de este tipo de técnica, quien es usada tanto en humanos como en animale

Generalizando el concepto de energía y su conservación

En este trabajo se realiza una introducción histórica y epistemológica del largo proceso que lleva del concepto de “vis viva” a la idea actual de energía, cuya conservación aparece como un principio unificador de toda la física. Se muestra, así mismo, como esta historia puede contribuir a mejorar la enseñanza de la energía y a superar algunas dificultades de los estudiantes

Agujeros negros astrofísicos

De acuerdo a la Teoría General de la Relatividad, los agujeros negros pueden describirse través de solamente tres parámetros físicos: su masa, su momento angular (que indica su estado de rotación), y su carga eléctrica. Claramente la masa es el parámetro principal, ya que ella produce el campo gravitatorio responsable de la existencia misma de los agujeros negros. La masa de un agujero negro puede en principio tomar cualquier valor, aunque un límite inferior para la misma viene dado por la escala de Planck, en la que los efectos cuánticos de la gravedad se hacen perceptibles. Dicha masa corresponde a apenas unas decenas de microgramos, por lo que los agujeros negros con masas de este orden se denominan microagujeros negros. Éstos constituyen una predicción interesante de las modernas teorías sobre la gravitación, sin embargo, no trataremos sobre ellos en este artículo, ya que estamos interesados en agujeros negros detectables en el dominio de la Astrofísica. En el área de la Astrofísica esperamos, en cambio, encontrar agujeros negros de masas comparables a las de los planetas, las estrellas, o las galaxias. Dos clases de agujeros negros astrofísicos han sido predichos: los agujeros negros de masa estelar, y los agujeros negros supermasivos. En ambos casos, existen observaciones que proveen evidencia de su existencia. Como su nombre lo indica, los primeros tienen masas comparables a las de las estrellas y se forman en ciertas etapas de la evolución de las mismas. Los últimos, por su parte, se observan en el centro de las galaxias, y sus masas son millones de veces mayores a las estelares. Existe actualmente un debate en la comunidad astrofísica, acerca de la existencia de una tercera clase de agujeros negros: los agujeros negros de masa intermedia. Éstos tendrían masas de cientos a miles de veces mayores a la del Sol, y su existencia podría resolver algunos misterios sin develar. Este artículo pretende dar una introducción general a los agujeros negros astrofísicos, haciendo énfasis en las características y procesos que permiten su detección

¡Cygnus X-1 sigue dando que hablar!

Allá por los años 60, los astrónomos no contábamos con telescopios espaciales suficientemente potentes como para detectar la emisión en rayos X proveniente del espacio. En su lugar, debían utilizarse cohetes que sólo conseguían estar por encima de nuestra atmósfera por algunos minutos, lo cual es necesario pues la atmósfera absorbe gran parte (sino toda) la emisión en rayos X que llega desde el espacio, volviendo luego a la superficie Terrestre. En una de estas misiones fue que identificaron por primera vez a la binaria de rayos X llamada Cygnus X-1. Más tarde, en diciembre de 1970, se lanzó al espacio el primer satélite cuyo propósito era investigar la emisión en rayos X: Uhuru (que en Swahili significa “libertad”). Este satélite confirmó la existencia de la fuente Cygnus X-1 y midió la posición de la fuente junto a otras características interesantes de la misma