Transferencia de calor en una esfera

• Se analiza un problema de transferencia de calor que involucra el calentamiento de una esfera de aluminio.
• La esfera tiene un diámetro de 30 cm, una densidad de 2750 kg/m³ y una capacidad calorífica de 0.990 kJ/kg K.
• El objetivo es elevar la temperatura de la esfera desde 25 °C hasta 250 °C.

Calentamiento en Horno

• Se debe estimar el tiempo mínimo necesario para calentar la esfera en un horno de 3000 vatios efectivos.
• "Efectivos" significa la energía neta que el horno suministra al objeto, considerando las pérdidas de calor.
• Se calcula el tiempo de calentamiento si el horno se mantiene a 500 °C y el calentamiento es por convección natural (h = 29 W/m² K).
• Se comparan los resultados obtenidos por los métodos de calentamiento anteriores.
• Se determina el porcentaje de calor transferido por radiación y convección, asumiendo que las paredes del horno están a 450°C.

Acondicionamiento de Aire en Salón de Clases

• Se plantea la instalación de un sistema de aire acondicionado en un salón con 35 estudiantes.
• Cada estudiante disipa 130 vatios de calor.
• El salón cuenta con 12 bombillas LED de 12 vatios cada una, iluminando un área de 60 m².
• Hay una computadora (20 vatios) y un VideoBeam (300 vatios) en el salón.
• El salón recibe 2500 vatios de calor del exterior por conducción, radiación y entrada de aire.
• La temperatura deseada en el salón es de 23 °C.
• Se debe determinar la potencia requerida para el equipo de aire acondicionado.
• Se calcula el tiempo de anticipación necesario para encender el aire acondicionado en Maracaibo, para alcanzar los 21 °C deseados.
• Presión atmosférica de 100 kPa y temperatura ambiente de 35 °C en Maracaibo.

Ganancia de Calor en Paredes del Salón

• Las paredes del salón tienen temperaturas superficiales interna y externa de 25 °C y 35 °C respectivamente.
• El espesor de las paredes es de 35 cm y su conductividad térmica es de 0.75 W/m K.
• Se estima la ganancia de calor por metro cuadrado de pared en el salón.

Costo del Acondicionamiento

• Se calcula el costo mensual de operar el aire acondicionado, dado un costo de electricidad de 0.12 $/kW-hr.
• El salón se utiliza durante 8 horas diarias y 22 días al mes.

Costo de Enfriamiento de Cerveza

• Se calcula el incremento en el costo de enfriar una cerveza desde temperatura ambiente hasta 4°C.
• El costo de la energía es de 0.15 $/kW-hr.
• Se consideran dos escenarios de temperatura ambiente: 23°C en Mérida y 36°C en Maracaibo.

Análisis de transferencia de calor para calentar una esfera de aluminio, calculando el tiempo mínimo requerido en un horno y comparando con el calentamiento por convección natural. Se determina el porcentaje de calor transferido por radiación y convección.