8/18/2019 Calentar Con Resistencias

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Calentar con resistencias

Estoy diseñando una línea de producción dentro de la que necesito

calentar una placa de acero a 200 ºC en más o menos 1 hora. La placa

mide 1000 x 2000 x 10 mm y está considerada una uena aislación por lacara que no uso en el proceso. Como todo diseño es muy proale que la

placa !aríe sus dimensiones" por lo que necesito conocer la #orma de

recalcular $las #órmulas% la potencia de las resistencias que pretendo usar"

pensando en una distriución homo&'nea dentro de la placa

(E)*+E),-.

El calculo que necesitas no es tan simple y depende de un uen numero

de #actores.

En primer lu&ar" la !elocidad de calentamiento !a estar li&ada a la

capacidad t'rmica del acero y la cantidad de resistencias que !ayas a

poner. *or lo tanto" ese calculo lo dearemos para el /nal.

*ara encarar el calculo" hay que plantear el alance t'rmico del sistema.

Entonces" la ener&ía calórica entre&ada por las resistencias deerá ser la

misma que la ener&ía disipada por la placa cuando este a 200ºC.

Calcularemos el calor disipado por amas caras" despreciando el disipado

por los ordes. Los datos necesarios son

 ,emp. -miente$,am% 2ºC3

 ,emp. 4inal de la placa$,max% 200ºC

(esistencia termica acero 5aire que pro!ee con aislacion $(ais% 3

(esistencia termica acero5aire sin aislacion $(aa% 6o ten&o el dato" pero

no dee ser di/cil de conse&uir.

En realidad" lo que !as a conse&uir son coe/cientes de conducti!idad

t'rmica" expresados como una unidad de super/cie $metros cuadrados o

centímetros cuadrados% y la unidad de temperatura $&rados 7el!in% sore

8 o 9cal:s $unidad de potencia%. Estos !alores son empíricos y estántaulados

La conductividad térmica es una propiedad #ísica de los materiales quemide la capacidad de conducción de calor. En otras palaras laconducti!idad t'rmica es tami'n la capacidad de una sustancia detrans#erir la ener&ía cin'tica de sus mol'culas a otras adyacentes o a

http://www.wikipedia.org/wiki/Propiedad_f%C3%ADsicahttp://www.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_de_calorhttp://www.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://www.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_de_calorhttp://www.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://www.wikipedia.org/wiki/Propiedad_f%C3%ADsica

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sustancias con las que está en contacto. En el)istema ;nternacional de+nidades la conducti!idad t'rmica se mide en 8:$9 uo de calor $por unidad de tiempo y unidad de área%." es el &radiente de temperatura.

+na conducti!idad t'rmica de 1 !atio por metro y 7el!in indica que unacantidad de calor de un ulio $=% se propa&a a tra!'s de un material porconducción t'rmica

• en 1 se&undo"

• por una super/cie de 1 m2"

• por un &rosor de 1 m"

• cuando la di#erencia de temperatura entre las dos caras es de 1 9.

Cuanto mayor sea su conducti!idad t'rmica" un material será meorconductor del calor. Cuanto menor sea" el material será más aislante. *oreemplo" el core tiene una conduct!idad de ?@0 !atios por 7el!in ymetro" y es más de 10 000 !eces meor conductor del calor que elpoliuretano $0"0? !atios por 7el!in y metro%.

Conducti!idad t'rmica

*or lo tanto" tendrás que di!idir por la super/cie de tu placa para otener

los !alores de resistencia t'rmica de cada lado de la placa.

 ,ener especial cuidado con las unidades" ya que la unidad de ener&ía o

calor dee ser la misma en todos los casos y lo mismo pasa con la unidad

de super/cie. )ino es así" deerás hacer la con!ersión.

http://www.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://www.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://www.wikipedia.org/wiki/Vatiohttp://www.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://www.wikipedia.org/wiki/Metrohttp://www.wikipedia.org/wiki/Julio_(unidad)http://www.wikipedia.org/wiki/Metrohttp://www.wikipedia.org/wiki/Segundo_(unidad_de_tiempo)http://www.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://www.wikipedia.org/wiki/Propiedades_intensivas_y_extensivashttp://www.wikipedia.org/wiki/Resistividad_t%C3%A9rmicahttp://www.wikipedia.org/wiki/Gradiente#Aplicaciones_en_f.C3.ADsicahttp://www.wikipedia.org/wiki/Julio_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_t%C3%A9rmicahttp://www.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://www.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://www.wikipedia.org/wiki/Vatiohttp://www.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://www.wikipedia.org/wiki/Metrohttp://www.wikipedia.org/wiki/Julio_(unidad)http://www.wikipedia.org/wiki/Metrohttp://www.wikipedia.org/wiki/Segundo_(unidad_de_tiempo)http://www.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://www.wikipedia.org/wiki/Propiedades_intensivas_y_extensivashttp://www.wikipedia.org/wiki/Resistividad_t%C3%A9rmicahttp://www.wikipedia.org/wiki/Gradiente#Aplicaciones_en_f.C3.ADsicahttp://www.wikipedia.org/wiki/Julio_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_t%C3%A9rmica

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Entonces" el calor A+E disipado por se&undo al amiente en equilirio

t'rmico sera

A B $,max.5,am%:(ais $,max.5,am%:(aa $puede estar expresado en

9cal:s o 8%

)i A+E esta en 9cal:s" deerás pasarlo a 8 $multiplicando por D1@D =:9cal%Con el !alor de A+E expresado en 8att" ya saes la potencia el'ctrica

total que necesitas para mantener la placa en 200ºC. eerás distriuir

un numero de resistencias sore la placa que en suma" aporten el !alor

A+E calculado. Cuantas más resistencias" meor distriución de calor

otendrás claro. La potencia de cada resistencia sera el total A+E di!idido

entre el numero de resistencias. Las resistencias se compran indicando

#orma" tensión de la red" y potencia.

El calculo de la !elocidad es un poco más compleo" ya que requiere unanálisis del transitorio $y no en r'&imen estacionario como antes%.

Faciendo una aproximación muy &rosera" podemos decir que la placa

lle&ara a su temperatura cuando las resistencias entre&uen una ener&ía

i&ual al dole de la capacidad t'rmica de la placa.

En el caso del acero" la capacidad calorí/ca es 0.12 7cal:7& ºC" y tiene un

peso especi/co de G@0 7&:m?. La placa entonces pesa 1G7&. *ara lle&ar

a 1G &rados sore la temperatura amiente" necesitara 0.12 x 1G x 1G

x 2 B HID 7cal" o lo que es lo mismo 2GI0 9=.En de/niti!a" los 200 &rados los alcanJa en tB2GI0:A. Cuanto mayor sea

la potencia de las resistencias" más rapido alcanJa 200 &rados. Claro que

si sore dimensionas por encima de A+E las resistencias para lle&ar más

rapido a los 200 &rados" quiJás ten&as que incluir un termostato para

e!itar que la temperatura supere la temperatura máxima de proceso.