practica de transferencia de calor con aletas

1. INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI
ING. QUIMICA AMBIENTAL
LABORATORIO INTEGRAL I
PRACTICA No. 14
‘’DETERMINAR LA EFICIENCIA DE UNA ALETA’’
MAESTRO: NORMAN EDILBERTO PAZOS RIVERA
EQUIPO: BROOKFIELD
INTEGRANTES:
 CUEVASLOPEZ MAYRA MARIZA
 HERNANDEZMORALES DIANA PAULINA
 IBARRA AGUILAR GRECIA
 VILLAFUERTE RUIZ BRENDA MARITZA
 FAUSTO VEGA LUIS MARTIN
 SALAZARDUEÑASGUSTAVO
 VASQUEZLOPEZ FRANCISCOENRRIQUE
 TORRES HERNANDEZIRVINGMARCIAL
 PUENTE ROBLES JOSHUA ISSAC
Mexicali Baja California, a jueves 26 de noviembre del 2015

2. Objetivos
Objetivo general:
Comparar de formaexperimental lasdiferenciasentemperaturasendoscilindrosde tamaño
igual,unolisoyel otro con aletascircularesycalcular laeficienciade estasaletasparadisiparel
calor de los cilindros.
Objetivo específico:
Obtener el coeficiente de transferencia de calor de dos objetos,
observar la diferencia que tiene el resultado con aletas y sin aletas.

3. Introducción
En esta práctica determinaremos la eficiencia de una aleta utilizando un dispositivo con
aleta y el otro sin ella , utilizaremos agua a la misma temperatura al momento de verter
para comparar la variación de temperaturas al paso de unos minutos de verter el agua
para ver el diferencia de temperaturas y así poder determinar la eficiencia del dispositivo
con aleta.
Al hablarde superficieextendidaoaletas,se hace referenciaaun sólidoque experimenta
transferenciade energíaporconduccióndentrode suslímites,asícomo transferenciade energía
por conveccióne (y/oradiación) entre suslímitesylosalrededores.Laaplicaciónmásfrecuente es
aquellaenlaque se usa una superficieextendidade maneraespecíficaparaaumentarlarapidez
de transferenciade calorentre unsólidoyun fluidocontiguo,Lasaletas se usancuandoel
coeficientede transferenciade calorporconvecciónhespequeño.

4. Marco teórico
Aleta:
Una superficie extendida (también conocida como aleta) es un sistema que combina la
conducción y la convección. En una aleta se asume que la transferencia de calor es 1D. El
calor también se transfiere por convección (y/o radiación) desde la superficie a los
alrededores.
Definiciónde unaaletaosuperficieextendida
Las aletaso superficiesextendidasde unsistema se usannormalmente conreferenciaaunsólido
que experimentatransferenciade energíaporconduccióndentrode suslímites,asícomo
transferenciade energíaporconvecciónentre suslímitesylosalrededores.Considerandouna
paredplanasometidaa enfriamientoporconvección,donde latemperaturadel sólidoesfija,
existendosformasenlasque esposible aumentarlatransferenciade calor.El coeficiente de
convección(h) podríaaumentarse incrementandolavelocidaddel fluido,opodríareducirse la
temperaturadel fluido. Estoscostosestánrelacionadosarequerimientosde potenciade un
ventiladorobomba.La conductividadtérmicadel material de laaleta,tienefuerte efectosobre la
distribuciónde temperaturasalolargode éstay, por lotanto,influye enel gradoal que la
transferenciade caloraumenta.Idealmente,el material de laaletadebe tenerunaconductividad
térmicagrande,para minimizarvariacionesde temperaturadesde labase hastalapunta.En el
límite de laconductividadtérmicainfinita,todalaaletaestaríaa la temperaturade labase de la
superficie,proporcionandoconelloel máximoaumentoposible de transferenciade calor.Existen
muchosarreglosgeométricosconocidosde aletas,loscualesaumentanlatransferenciade calor
debidoaque se incrementael áreade lasuperficie pordonde el calorfluye.

5. Las superficies extendidas pueden existir en muchos tipos de situaciones pero son
normalmente utilizadas como aletas para mejor la transferencia de calor al incrementar el
área de convección (y/o radiación). Ellas son particularmente útiles cuando h es pequeño,
o en convección natural con gases.
La ecuación diferencialde laaletaoriginadaenunbalance de energía,cuandoel estadoesestable
y el flujode calores unidimensional.

6. Su funcionamiento
viene de laleyde
enfriamientode
newton,perose le
añadenmás
variablespara
representarlaaleta
enla superficie.
Tiposde aletas:
Las aletas combinan el sistema de conducción y convección en un área, al añadir una aleta a una
pared,el calornosolofluiráporlapared,sinotambiénporlasuperficiede laaletalocual provocara
la aceleración del enfriamiento o calentamiento, según sea el caso.
Las aletas son utilizadas principalmente cuando el coeficiente de transferencia de calor es bajo y
esto es compensado con el área añadida por la superficie extendida.
Hay diferentes tipos de aletas, las cuales incluyen:
A) Aletas rectangulares
B) Aletas rectangulares de perfil triangular
C) Aletas circulares o radiales
D) Aletas de espina

7. Diferentes tipos de aletas y su clasificación
La aleta se denominada “aguja” cuando la superficie extendida tiene forma cónica o cilíndrica.
La expresión “aleta longitudinal” se aplica a superficies adicionales unidas a paredes planas o
cilíndricas.
Las “aletas radiales” van unidas coaxialmente a superficies cilíndricas.
Hay muchassituacionesqueimplicanefectoscombinadosdeconducciónyconvección,laaplicación
más frecuente es aquella en la que se usa una superficie extendida de manera específica para
aumentarlarapidezde transferenciade calorentreunsólidoyunfluidocontiguo.Laaplicaciónmás
frecuente esaquellaenlaque se usauna superficieextendidade maneraespecíficaparaaumentar
la rapidezde transferenciade calorentre un sólidoy un fluidocontiguo,lasaletasse usan cuando
el coeficientede transferenciade calorpor convecciónhes pequeño.Laconductividadtérmicadel
material de la aletatiene fuerte efectosobre ladistribuciónde temperaturasalo largo de la aleta,
y por lo tanto, influye en el grado al que la transferencia de calor aumenta.

8. Ecuaciones a considerar:

9. Donde simplificandose llegaalaecuaciónlistapara sustituirnuestrosdatos:
Donde:
 Q = calor disipado(W)
 h = constante de convección(W/m^2°C)
 K= coeficiente de conductividadtérmica(W/m°C)
 A= área transversal de laaleta(m^2)
 To= temperaturabase(°C)
 T infinito=temperaturade losalrededores(°c)
 M= factor geométrico=
 L= altura(m)

10. Efectividad de una aleta:
Es la relaciónentre lapotenciatérmicaque se disipaenla aletay la potenciatérmicaque se disipa
sin aleta desde el área de la base que ocupa está en la superficie primaria.

11. Material y equipo
 Parrillaeléctrica
 Vasode precipitadode 1litro
 Termómetro
 Termómetroinfrarrojo
 Vernier
 Estructura cilíndricasimple
 Estructura cilíndricacon aletascircularesuniformes
 Agua

12. Procedimiento
 Se utilizóunvernieryse empezótomandolasmedidassignificativasde ambasestructuras.
 Despuésse procedió llenandounvasode precipitadoconunlitrode agua.
 Se colocó enla parrillapreviamente encendida,hastaelevarsutemperaturaarribade los
80°C.
 A continuación se vertióel aguaenlosdos cilindros,relativamente al mismotiempo.
 Se esperópor5mins a que el agua calentaraloscilindros.
 Se tomaron lasmedidasde latemperaturaconla ayudadel termómetroinfrarrojo.
 Se procedióa limpiarel material yguardarel equipo.

13. Resultados:
Cálculosyresultado
calor
q(sinaletas) 3.1668 watts n(eficiencia) 91.40%
q(conaletas) 2.897 watts
Observaciones:
Al verter el agua ya que estaba muy caliente se nos cayó un poco.
Fue notable el calentamiento de la aleta que ayudo a disipar la temperatura del agua, las
temperaturas variaron notablemente.
Conclusiones:
El cilindroque teníalasaletasenfriabamásrápidoyaque el calor se disipahacialaaleta. Por lo
que podemosdeducirque lautilizaciónde aletasesmuyeficienteparaladisipaciónde calor.

14. Bibliografíay fuentes de información
Transferenciade calor2da edición,Manrique.
Fundamentosde transferenciade calor4ed,Incropera.
http://www.upv.es/upl/U0296617.pdf
https://termoaplicadaunefm.files.wordpress.com/2012/01/clase-de-aletas.pdf
http://www.fing.edu.uy/iq/cursos/cm2/teorico/Superficie%20extendida.pdf
file:///C:/Users/Admin/Downloads/Dialnet-
EficienciaDeLasAletasConSeccionTransversalNoUnifor-4902850.pdf
http://www.fing.edu.uy/if/cursos/fister/modulos/tcalor/clases/tc2.pdf
http://es.scribd.com/doc/24014861/Capitulo-3-6-Aletas#scribd