Reporte de Laboratorio

1. LABORATORIO INTEGRAL I
Ingeniería Química
Profesor:
• Norman Edilberto Rivera Pasos
Integrantes:
• Álvarez Carrillo Alejandra
• Fabela Quevedo José Ernesto
• Galaviz Romero Fernando
• Gaytan Cabrera Israel
• López Mora Aguarena Marisol
• Solís Aguilar Diana Laura
Practica #11: Eficiencia en Superficies
Extendidas (Aletas)

2. INDICE
Introducción...……………………………...…………...……………………….…...………1
Objetivo………………………...……………….……..…………….………………………..1
Marco teórico...………………………….…………….………………….…......……………1
Material…….………………………………..……………..……………….…..……………..3
Procedimiento…………………………………………………………………….....……….3
Resultados.………………………………..………………..……..………..……………….4
Conclusiones……….…………………….……………………………..……....….……….8
Referencias…………………………………………………………………...........………..8

3. Introducción:
En esta práctica observaremos el funcionamiento de las superficies extendidas
también conocidas como aletas, además de contar con una base teórica que nos
ayudara a llevar a cabo una prueba experimental para comprobar la eficiencia de
estas y llegar a un comparativo entre el conocimiento teórico que se tiene y la
realidad experimental que se obtenga, esperando concuerden estos dos caracteres
sino es perfectamente con una ligera variación en los resultados.
Objetivo:
 Determinar experimentalmente la eficiencia de una superficie extendida
 Determinar la transferencia de calor de una superficie extendida
Marco Teórico:
Las aletas son sólidos que transfieren calor por conducción a lo largo de su
geometría y por convección a través de su entorno, son sistemas con conducción
convección.
El objetivo de las superficies extendidas es aumentar el área de transferencia de
calor con un incremento proporcionalmente muy pequeño del volumen ocupado por
el elemento de transferencia. Por su relativa sencillez los dos tipos más comunes de
aletas son las transversales y las longitudinales.

4. Las aletas se pueden disponer sobre superficies planas o curvas.
Si la disposición es de tipo longitudinal, se puede admitir que la superficie de
encastre donde se apoya la aleta es plana, siempre que el radio del tubo sea elevado
frente al espesor de la aleta. Cuando las aletas son sólidos de revolución o
paralelepípedos se denominan protuberancias y su disposición puede admitirse
sobre superficies planas cuando la superficie de la protuberancia en la base sea
pequeña frente a la superficie de esta última.
El calor disipado por una superficie con aletas se evalúa generalmente con el
concurso de unos coeficientes, llamados genéricamente coeficientes de rendimiento
o de prestaciones.
La eficiencia es probablemente el coeficiente más familiar entre los ingenieros. La
contribución de una aleta a la disipación de calor se computa de forma sencilla por el
aumento de la superficie de intercambio, ponderada con el valor la eficiencia. Así, el
calor disipado por una aleta es el que disiparía la superficie base multiplicado por la
efectividad o el factor de aumento, o simplemente el producto de la admitancia por el
gradiente térmico en la superficie base de la aleta.
Harper y Brown definieron el parámetro más usado hasta la fecha, la llamada
eficiencia de la aleta (aunque ellos la denominaron efectiveness, palabra que en
inglés se utiliza hoy para denominar al parámetro que en castellano se conoce como
efectividad).
 Uso de Superficies Extendidas
Las superficies ampliadas tienen un extenso campo de aplicaciones en problemas de
transmisión de calor, desde radiadores de automóviles o equipos de aire
acondicionado, hasta los elementos combustibles de reactores nucleares
refrigerados por gases, o los elementos de absorción y disipación de energía en
vehículos espaciales, o los equipos de refrigeración y calentamiento en la industria
química, etc.

5. Material:
 Termómetro
 Superficies Extendidas
 Plancha Eléctrica
 2 Vasos de precipitado de 250 ml
 Cronometro
 Pistola
 Guantes de Asbesto
 Agua
Procedimiento:
1.- Verter 100 ml de agua en el vaso de precipitado y poner
a calentar en la parrilla.
2.- Con ayuda del termómetro, medir la temperatura del
agua hasta que se eleve unos 10 o 15 grados centígrados.
3.- Retirar de la parrilla, y proceder a vaciar en los dos cilindros.
4.- Después de unos minutos, con el termómetro infrarrojo, tomar la temperatura del
cilindro y en las puntas de las aletas.
5.- Tomar mediciones del espesor y largo de las aletas con el vernier.

6. Resultados y Cálculos:
*Se tomó la superficie extendida (aleta) de forma rectangular ya que el calor fluye por
esa cara.
Datos Obtenidos
L 0.024 m
w 0.055 m
t 0.0029 m
Temperatura en la
superficie (T0)
34.5 *C
Temperatura ambiente
(T∞)
26 *C
Coeficiente de
transferencia de calor h
15 W/m2 *C
qmax ¿?
qAleta ¿?
Eficiencia ƞ ¿?
Para calcular eficiencia, se usa la siguiente formula:
maxq
qAleta

Calculando qAleta por la siguiente formula:
mLTThPkAq tanh)( 0 
Calculando Área (A):
204
10595.1
0029.0*055.0
*
mxA
mmA
xwA




Calculando Perímetro (P):
mP
mmP
xwP
1158.0
)0029.0*2(*)055.0*2(
2*2




7. Calculando m:
70.11
01268.0
737.1
5.79*10595.1
1158.0*15
04

 
m
xkA
hP
m
Sustituyendo datos para calcular qAleta:
3451.0
27364.0*5.8*14840.0
)2808.0tanh(*)5.8(*022025.0
)024.0*70.11tanh()265.34(10595.1*5.79*1158.0*15
tanh)(
04
0







q
q
q
xq
mLTThPkAq
Calculando qmax:
3543.0
)265.34(*024.0*1158.0*15
)(
max
max
0max


 
q
q
TThPLq
Calculando Eficiencia (ƞ):
9740.0
3543.0
3451.0
max






q
qAleta
%4.97)( Eficiencia
Para comprobar se hace uso de una gráfica y para poder ubicar la eficiencia calculamos lo siguiente:
2/12/3
)(
p
C
kA
h
L

8. Para:
02545.0
2
0029.0
024.0
2



Lc
Lc
t
LLc
05
103805.7
0029.0*02545.0
)(




xA
A
tLcA
p
p
p
Sustituyendo:
)561.50(10060.4
)
103805.7*5.79
15
()02545.0(
)(
03
2/1
05
2/3
2/12/3


x
x
kA
h
L
p
C
Resultado: 0.2052
Ubicando el resultado en la gráfica se obtuvo una eficiencia de 97%, lo cual coincide con la
eficiencia anteriormente calculada.
97%
0.20

9. Conclusión:
En esta práctica comprendimos el funcionamiento de las aletas y como obtener la
eficiencia. En nuestro caso en particular teníamos 6 aletas las cuales eran más
grandes que la base por lo cual nos daba una eficiencia tan alta, generalmente la
eficiencia anda por 70% en nuestro caso fue más del 90%. Obtuvimos el resultado de
varias formas mediante gráficas y mediante ecuación. El flujo de calor fue mucho
mayor con las aletas.
Referencias:
Recuperado de:
http://repositorio.upct.es/bitstream/handle/10317/180/Capítulo%203.pdf?seque
nce=4&isAllowed=y
Recuperado de:
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leia/maru_j_ms/capitulo1.pdf
Manrique, J. (2002). Transferencia de calor. México: Oxford.