El documento describe dos escenarios de transferencia de calor a través de tuberías. El primero involucra vapor a 250°C fluyendo a través de un tubo de acero de 60-75 mm de diámetro con coeficientes de convección dados. Se solicita calcular la pérdida de calor por unidad de longitud. El segundo involucra vapor a 212.32°C en un tubo de 0.2 m de diámetro, con y sin aislamiento. Se pide calcular la pérdida de calor y años para recuperar la inversión en aislamiento bas

1. 2. A través de un tubo de acero AISI 1010 (k=50.2 W/m.K), de 60 mm de diámetro interior y 75 mm de
diámetro exterior, fluye vapor a una temperatura de 250ºC. El coeficiente de convección entre el vapor
y la superficie interna del tubo es 500 W/m2
·K, mientras que entre la superficie externa del tubo y los
alrededores es 25 W/m2
·K. y la temperatura del aire y los alrededores es 20ºC. ¿Cuál es la pérdida de
calor por unidad de longitud de tubo? (6 puntos)
3. Un tubo de acero de pared delgada de 0.20 m de diámetro se utiliza para transportar vapor saturado a
una presión de 20 bar (Tsat=212.32ºC) en un cuarto para el que la temperatura del aire es 25ºC y el
coeficiente de transferencia de calor en la superficie externa del tubo es 20 W/m2
·K.
(a) ¿Cuál es la pérdida de calor por unidad de longitud del tubo expuesto (sin aislante)? Estime la
pérdida de calor por unidad de longitud si se agrega una capa de 50 mm de aislante (Fibra de Vidrio
k=0.04 W/m.K) No tome en cuenta la resistencia de convección del lado del vapor.
(b) Se sabe que el costo asociado con la generación del vapor y la instalación del aislante son $4/109
J
y $100/m de longitud de tubo, respectivamente. Si la línea de vapor operara 7500 h/año, ¿cuántos años
se necesitan para recuperar la inversión inicial en aislante? (8 puntos)