Cientifica, ISSN 2594-2921, vol. 29, no. 1, January-June 2025.
DOI: 10.46842/ipn.cien.v29n1a07
Diseño, simulación y construcción de una mesa de pruebas para medición de temperaturas en barras metálicas
Design, Simulation and Construction of a Test Table for Temperature Measurement in Metal Bars
Recibido 03-02-2025, aceptado 25-05-2025.
Resumen
El presente artículo reporta el diseño, construcción y simulación de una mesa para medición de temperaturas. El problema por el cual se presenta este trabajo es que la Universidad Autónoma Metropolitana no cuenta con un equipo adecuado que permita realizar mediciones de temperatura en barras. El equipo existente solo permite realizar experimentos a una temperatura menor de 50°C y tarda aproximadamente una hora en llegar a esta temperatura. Por lo cual, este equipo no resulta funcional, ya que, varias de las carreras ofrecidas en la universidad requieren realizar y determinar cómo se transmite el calor y la temperatura en elementos metálicos, de manera que los alumnos comprendan estos conceptos. Debido a esto, el objetivo de este trabajo es diseñar y construir un equipo completamente nuevo que permita hacer mediciones de temperaturas en barras a diferentes temperaturas. La condición principal a la cual estará sujeto este diseño es que la temperatura de operación no sobrepase los 700°C dentro de la cámara térmica y la cual pueda ser controlada para probar distintos materiales. Adicionalmente, se propuso como reto personal para los alumnos, que el costo por la fabricación del equipo no superara los $3500.00. Bajo esta consideración se llegó a los siguientes resultados: el sistema de calefacción propuesto es mediante resistencias eléctricas, las cuales estarán sujetas y distribuidas en la cámara térmica para aprovechar al máximo el calor generado. Para realizar esto, fue necesario diseñar una cámara térmica que sea capaz de conservar el calor. Esto se logra con una adecuada selección de materiales refractantes y un análisis matemático de la transferencia de calor hacia los exteriores de la cámara utilizando la Ley de Fourier. Adicionalmente, se diseñará una estructura capaz de soportar el peso de los elementos de la cámara térmica. Por último, se realizó una simulación numérica la cual permitió comprobar y corroborar la distribución de temperaturas en la cámara térmica, de esta manera se puede validar el diseño propuesto y adicionalmente, utilizar los conocimientos aplicados en diversas materias como Simulación, Transferencia de Calor, Manufactura, entre otras.
Abstract
This article reports on the design, construction, and simulation of a temperature measuring table. The reason for this work is that the Autonomous Metropolitan University lacks adequate equipment for measuring temperature in bars. The existing equipment only allows experiments to be conducted at temperatures below 50°C and takes approximately one hour to reach this temperature. Therefore, this equipment is not functional, as several university courses require students to understand how heat and temperature transfer in metallic elements and these concepts. Therefore, the objective of this project is to design and build a completely new device that allows for temperature measurement in bars at different temperatures. The main requirement for this design is that the operating temperature inside the thermal chamber not exceed 700°C, allowing it to be controlled for testing different materials. Furthermore, the students were challenged to ensure that the manufacturing cost of the equipment would not exceed $3,500.00. Based on this consideration, the following results were obtained: The proposed heating system uses electric resistors, which will be installed and distributed throughout the thermal chamber to maximize heat generation. To achieve this, it was necessary to design a thermal chamber capable of conserving heat. This is achieved through an appropriate selection of refractory materials and a mathematical analysis of heat transfer to the chamber exterior using Fourier's Law. In addition, a structure capable of supporting the weight of the thermal chamber elements will be designed. Finally, a numerical simulation was performed to verify and corroborate the temperature distribution in the thermal chamber. This allowed for the validation of the proposed design and the application of practical knowledge in various areas, such as simulation, heat transfer, manufacturing, and more.
Palabras clave: cámara térmica, construcción, diseño, mesa de medición de temperaturas, simulación numérica, temperaturas en barras.
Index terms: construction, design, numerical simulation, temperature measurement table, thermal camera, temperatures in bars.
ISO 690 reference:
Gutiérrez Lonche, Liliana;
González Uribe, Iván;
Hernández Sánchez, Madian Jabnel;
Álvarez Suárez, Danya Analí;
Valencia Saravia, Miguel Ángel,
2025,
Diseño, simulación y construcción de una mesa de pruebas para medición
de temperaturas en barras metálicas,
Científica, vol. 29, no. 1,
ISSN 2594-2921, e290107,
DOI: 10.46842/ipn.cien.v29n1a07
