Este documento describe una práctica de laboratorio para determinar el coeficiente de convección en agua y aire. Se realizaron tres experimentos: 1) convección libre y forzada en aire usando un tubo de cobre, 2) convección libre en agua usando el mismo tubo, y 3) convección forzada en agua usando una manguera. Los resultados incluyen cálculos del calor transferido, la ley de enfriamiento de Newton, y la determinación del coeficiente de convección para cada caso.
Este documento describe los fundamentos de la transferencia de masa en procesos industriales como la destilación, absorción, adsorción y secado. Explica conceptos clave como concentraciones, velocidades y flujos de masa en mezclas, y presenta las leyes que rigen el flujo difusivo y la ecuación de continuidad para sistemas con transferencia de masa. El objetivo es proporcionar una introducción a los mecanismos de transferencia de masa y sus aplicaciones en operaciones unitarias industriales.
Este documento describe el proceso de evaporación y los componentes principales de los evaporadores, incluyendo el ebullidor tubular, el separador líquido-líquido y el área de circulación del medio de calentamiento. También explica factores que afectan la velocidad de evaporación como la diferencia de temperatura, el área de intercambio, y las propiedades del alimento. Finalmente, presenta balances de materia y energía que son importantes para el diseño y operación de evaporadores.
Este documento presenta información sobre humidificación y deshumidificación adiabática. Explica conceptos como coeficientes de transferencia de masa, número de unidades de transferencia, altura de unidades de transferencia y ecuaciones para calcular las condiciones de entrada y salida en una torre. También incluye un ejemplo de cálculo para determinar las condiciones de una mezcla de aire y vapor de agua al pasar por una torre de deshumidificación.
El documento describe los fundamentos de las columnas de destilación. Explica que estas se usan para separar mezclas volátiles en componentes más y menos volátiles mediante la evaporación y condensación repetida en contracorriente. Describe dos tipos de estructuras comunes: platos y empaques, los cuales maximizan el contacto entre el vapor ascendente y el líquido descendente. También explica brevemente cómo funciona el proceso de destilación continua con reflujo.
El documento describe diferentes tipos de evaporadores utilizados en la industria de alimentos y química, incluyendo evaporadores de múltiple efecto, triple efecto, al vacío, de simple efecto, de placas, térmicos, de película descendiente, ascendiente y agitada. Cada tipo se utiliza para concentrar diferentes líquidos como glucosa, alcohol, jugos de fruta, y se caracteriza por su configuración y ventajas para ciertos procesos y materiales.
Balances sin reacción química, en procesos con unidades múltiples. Se desarrolla el tema a través de ejercicios resueltos paso a paso, detalladamente. También se proponen una serie de ejercicios para practicar.
Este documento presenta el diseño de una torre de enfriamiento de agua para una planta ensambladora de vehículos. En primer lugar, se justifica la necesidad de diseñar una nueva torre debido al crecimiento de la planta. Luego, se establecen los objetivos y alcance del proyecto, que incluyen dimensionar una torre capaz de enfriar el agua de 30°C a 20°C con un caudal de 1000 GPM. Finalmente, se detallan los cálculos y componentes requeridos para el diseño de la torre de en
Este documento describe los fundamentos de la transferencia de masa en procesos industriales como la destilación, absorción, adsorción y secado. Explica conceptos clave como concentraciones, velocidades y flujos de masa en mezclas, y presenta las leyes que rigen el flujo difusivo y la ecuación de continuidad para sistemas con transferencia de masa. El objetivo es proporcionar una introducción a los mecanismos de transferencia de masa y sus aplicaciones en operaciones unitarias industriales.
Este documento describe el proceso de evaporación y los componentes principales de los evaporadores, incluyendo el ebullidor tubular, el separador líquido-líquido y el área de circulación del medio de calentamiento. También explica factores que afectan la velocidad de evaporación como la diferencia de temperatura, el área de intercambio, y las propiedades del alimento. Finalmente, presenta balances de materia y energía que son importantes para el diseño y operación de evaporadores.
Este documento presenta información sobre humidificación y deshumidificación adiabática. Explica conceptos como coeficientes de transferencia de masa, número de unidades de transferencia, altura de unidades de transferencia y ecuaciones para calcular las condiciones de entrada y salida en una torre. También incluye un ejemplo de cálculo para determinar las condiciones de una mezcla de aire y vapor de agua al pasar por una torre de deshumidificación.
El documento describe los fundamentos de las columnas de destilación. Explica que estas se usan para separar mezclas volátiles en componentes más y menos volátiles mediante la evaporación y condensación repetida en contracorriente. Describe dos tipos de estructuras comunes: platos y empaques, los cuales maximizan el contacto entre el vapor ascendente y el líquido descendente. También explica brevemente cómo funciona el proceso de destilación continua con reflujo.
El documento describe diferentes tipos de evaporadores utilizados en la industria de alimentos y química, incluyendo evaporadores de múltiple efecto, triple efecto, al vacío, de simple efecto, de placas, térmicos, de película descendiente, ascendiente y agitada. Cada tipo se utiliza para concentrar diferentes líquidos como glucosa, alcohol, jugos de fruta, y se caracteriza por su configuración y ventajas para ciertos procesos y materiales.
Balances sin reacción química, en procesos con unidades múltiples. Se desarrolla el tema a través de ejercicios resueltos paso a paso, detalladamente. También se proponen una serie de ejercicios para practicar.
Este documento presenta el diseño de una torre de enfriamiento de agua para una planta ensambladora de vehículos. En primer lugar, se justifica la necesidad de diseñar una nueva torre debido al crecimiento de la planta. Luego, se establecen los objetivos y alcance del proyecto, que incluyen dimensionar una torre capaz de enfriar el agua de 30°C a 20°C con un caudal de 1000 GPM. Finalmente, se detallan los cálculos y componentes requeridos para el diseño de la torre de en
El documento describe los conceptos fundamentales de la destilación, incluyendo el equilibrio entre las fases líquida y vapor, los diagramas de equilibrio y los tipos de destilación. Explica que la destilación separa una mezcla de líquidos volátiles basándose en las diferentes presiones de vapor de sus componentes. También cubre conceptos como la rectificación, los puntos de ebullición, las curvas de punto de rocío y burbuja en los diagramas de equilibrio, y la regla de las fases de Gibbs.
El método McCabe-Thiele permite determinar el número de etapas teóricas necesarias para la separación de una mezcla binaria usando balances de materia y la curva de equilibrio. Se trazan las líneas de operación para calcular la relación de reflujo óptima y localizar el plato de alimentación. El método se basa en supuestos como caudales constantes y calor latente independiente de la composición.
1. El documento describe varios métodos para estimar la viscosidad de gases y vapores, incluyendo el uso de la viscosidad reducida y la relación de la viscosidad a presión y temperatura dadas.
2. También explica la diferencia entre estimar la viscosidad crítica versus a presión y temperatura constantes, y los requisitos de cada método.
3. Finalmente, resume brevemente los métodos para estimar la viscosidad en líquidos como ecuaciones, modelos y cartas de alineación.
Este documento presenta información sobre diferentes temas relacionados con la transferencia de masa, incluyendo la ley de Fick, difusividad de gases, coeficientes de difusión, problemas de difusión en estado estacionario y equimolar, y aplicaciones de balance de materia. También cubre temas como difusión en líquidos y sólidos, así como modelos matemáticos para describir la difusión en medios porosos. Finalmente, propone una serie de problemas para aplicar los conceptos y ecuaciones presentados.
Este documento presenta información sobre la difusividad másica de gases y líquidos. Explica conceptos como difusividad, difusividad de gases y líquidos, y describe equipos como la celda de Arnold que se usan para medir difusividad experimentalmente. También incluye ecuaciones y tablas de valores de difusividad para varios sistemas gaseosos y líquidos. El objetivo es determinar difusividad másica experimentalmente y compararlos con valores teóricos.
Este documento trata sobre los balances macroscópicos de masa y energía. Explica conceptos como sistema, fronteras y alrededores para definir balances. Los balances macroscópicos permiten determinar los requerimientos de materiales de un proceso mediante la correlación de variables. Se aplican balances tanto a sistemas con reacciones químicas como sin ellas, y son útiles para el diseño de procesos industriales y controlar su desarrollo.
Este documento presenta los conceptos fundamentales de la ingeniería de reactores químicos. Explica cómo calcular la conversión de reacciones químicas en reactores batch y de flujo. Luego, describe las ecuaciones diferenciales, algebraica, de deducción e integrales para diseñar reactores CSTR, PFR y PBR. Finalmente, cubre cómo dimensionar reactores para alcanzar una conversión dada y cómo calcular el tiempo espacial para diferentes reacciones químicas en varios tipos de reactores.
Balance de energía en un proceso con una reacción químicaKiomasa
Este documento describe cómo calcular el calor involucrado en una reacción química utilizando el balance de energía. Explica que la entalpía mide la cantidad de energía intercambiada durante un proceso y que una reacción es exotérmica si la entalpía es negativa o endotérmica si es positiva. A continuación, presenta un ejemplo numérico para calcular el calor de reacción de CO e H2O, dando los pasos a seguir y los datos térmicos requeridos.
Este documento describe diferentes modelos para representar el equilibrio líquido-vapor y el comportamiento de las fases en sistemas bifásicos. Explica los modelos de Margules, Van Laar, Wilson, NRTL y UNIQUAC, los cuales representan la desviación del comportamiento ideal mediante ecuaciones empíricas y parámetros de interacción. También describe los diferentes tipos de interacciones moleculares que afectan el comportamiento del equilibrio líquido-vapor.
Este documento trata sobre la transferencia de masa interfacial entre dos fases fluidas. Explica que el soluto se transfiere a través de gradientes de concentración en cada fase y que en la interfase existe equilibrio. También describe los perfiles de concentración y diferentes consideraciones como la resistencia en cada fase y en la interfase. Finalmente, presenta modelos matemáticos para calcular la transferencia de masa usando coeficientes de película y concentraciones en la interfase.
Este documento describe los diferentes tipos de condensadores y métodos para calcular su diseño. Existen varios tipos de condensadores clasificados por su arreglo y área de intercambio de calor. El cálculo del diseño involucra especificar las condiciones operativas, seleccionar el tipo y fluido refrigerante, determinar la carga de calor, calcular la diferencia de temperatura y el área requerida usando correlaciones para el coeficiente de transferencia de calor.
Este documento describe los diferentes mecanismos de transferencia de masa entre fluidos y sólidos, incluyendo difusión molecular, turbulencia, teorías como la película, penetración y renovación de superficie. También discute analogías entre transferencia de masa, calor y cantidad de movimiento, y presenta datos experimentales sobre transferencia de masa en varias configuraciones como objetos sumergidos y tubos circulares.
Este documento describe diferentes tipos de columnas utilizadas en procesos de destilación y separación de líquidos y gases. Explica que las columnas de relleno usan materiales porosos para aumentar la superficie de contacto entre fases, mientras que las columnas de platos separan los fluidos en etapas. También compara ventajas y desventajas de ambos tipos de columnas.
Iaii 3 principios de transferencia de masaJulio Tirado
El documento describe los principios básicos de la transferencia de masa. Explica que la transferencia de masa ocurre cuando hay una diferencia de concentración de una especie química entre regiones, lo que causa el movimiento de la especie desde áreas de alta concentración a bajas concentración. Los mecanismos principales de transferencia de masa son la difusión molecular, la convección y el transporte entre fases. También define conceptos clave como concentración, velocidad y flujo que son importantes para evaluar los fenómenos de transferencia de
La destilación es un método que se usa para separar los componentes de una solución líquida, el cual depende de la distribución de estos componentes entre una fase de vapor y una fase líquida. Ambos componentes están presentes en las dos fases. La fase de vapor se origina de la fase líquida por vaporización en el punto de ebullición
Este documento trata sobre el proceso de evaporación, incluyendo diferentes tipos de evaporadores, la transferencia de calor durante la evaporación, y el diseño y cálculo de evaporadores. También discute aspectos económicos de la evaporación y cómo las propiedades del líquido afectan el proceso. Finalmente, proporciona ejemplos comunes de aplicaciones de la evaporación en la industria alimentaria como la concentración de jugos, leche y café.
Este documento presenta una introducción a los intercambiadores de calor. Explica que los intercambiadores de calor son esenciales en la industria y que existen diferentes tipos, desde los más simples hasta los más complejos. También describe los mecanismos básicos de transferencia de calor, incluyendo conducción, convección y radiación. Finalmente, señala que una selección inteligente de equipos de transferencia de calor requiere entender las teorías subyacentes y considerar factores mecánicos, de fabricación y
Este documento presenta varias reglas heurísticas para el diseño de procesos de separación. Las reglas heurísticas permiten tomar decisiones en situaciones complejas sin realizar cálculos detallados. Se proporcionan ejemplos de reglas heurísticas generales, de diseño, de componentes y composiciones, y específicas para separaciones como la destilación. El documento también muestra cómo aplicar las reglas heurísticas para generar una separación preliminar de una mezcla de agua y etanol.
Este documento presenta un experimento para determinar el coeficiente de transferencia de calor mediante la transferencia de calor por convección. Explica que el coeficiente de transferencia de calor cuantifica cómo las propiedades del fluido y la superficie afectan la transferencia de calor por convección. Describe el procedimiento experimental que incluye medir las temperaturas inicial y final del agua para calcular el flujo de calor transferido y así determinar el coeficiente de transferencia de calor.
Este documento trata sobre los coeficientes de película en la transferencia de calor. Explica que el coeficiente de película representa la razón de la transferencia de calor entre una superficie sólida y un fluido. Además, depende de parámetros como el tipo de convección, régimen del fluido, velocidad, viscosidad, densidad, temperatura y conductividad térmica. También presenta correlaciones para calcular el coeficiente de película en convección natural y forzada.
El documento describe los conceptos fundamentales de la destilación, incluyendo el equilibrio entre las fases líquida y vapor, los diagramas de equilibrio y los tipos de destilación. Explica que la destilación separa una mezcla de líquidos volátiles basándose en las diferentes presiones de vapor de sus componentes. También cubre conceptos como la rectificación, los puntos de ebullición, las curvas de punto de rocío y burbuja en los diagramas de equilibrio, y la regla de las fases de Gibbs.
El método McCabe-Thiele permite determinar el número de etapas teóricas necesarias para la separación de una mezcla binaria usando balances de materia y la curva de equilibrio. Se trazan las líneas de operación para calcular la relación de reflujo óptima y localizar el plato de alimentación. El método se basa en supuestos como caudales constantes y calor latente independiente de la composición.
1. El documento describe varios métodos para estimar la viscosidad de gases y vapores, incluyendo el uso de la viscosidad reducida y la relación de la viscosidad a presión y temperatura dadas.
2. También explica la diferencia entre estimar la viscosidad crítica versus a presión y temperatura constantes, y los requisitos de cada método.
3. Finalmente, resume brevemente los métodos para estimar la viscosidad en líquidos como ecuaciones, modelos y cartas de alineación.
Este documento presenta información sobre diferentes temas relacionados con la transferencia de masa, incluyendo la ley de Fick, difusividad de gases, coeficientes de difusión, problemas de difusión en estado estacionario y equimolar, y aplicaciones de balance de materia. También cubre temas como difusión en líquidos y sólidos, así como modelos matemáticos para describir la difusión en medios porosos. Finalmente, propone una serie de problemas para aplicar los conceptos y ecuaciones presentados.
Este documento presenta información sobre la difusividad másica de gases y líquidos. Explica conceptos como difusividad, difusividad de gases y líquidos, y describe equipos como la celda de Arnold que se usan para medir difusividad experimentalmente. También incluye ecuaciones y tablas de valores de difusividad para varios sistemas gaseosos y líquidos. El objetivo es determinar difusividad másica experimentalmente y compararlos con valores teóricos.
Este documento trata sobre los balances macroscópicos de masa y energía. Explica conceptos como sistema, fronteras y alrededores para definir balances. Los balances macroscópicos permiten determinar los requerimientos de materiales de un proceso mediante la correlación de variables. Se aplican balances tanto a sistemas con reacciones químicas como sin ellas, y son útiles para el diseño de procesos industriales y controlar su desarrollo.
Este documento presenta los conceptos fundamentales de la ingeniería de reactores químicos. Explica cómo calcular la conversión de reacciones químicas en reactores batch y de flujo. Luego, describe las ecuaciones diferenciales, algebraica, de deducción e integrales para diseñar reactores CSTR, PFR y PBR. Finalmente, cubre cómo dimensionar reactores para alcanzar una conversión dada y cómo calcular el tiempo espacial para diferentes reacciones químicas en varios tipos de reactores.
Balance de energía en un proceso con una reacción químicaKiomasa
Este documento describe cómo calcular el calor involucrado en una reacción química utilizando el balance de energía. Explica que la entalpía mide la cantidad de energía intercambiada durante un proceso y que una reacción es exotérmica si la entalpía es negativa o endotérmica si es positiva. A continuación, presenta un ejemplo numérico para calcular el calor de reacción de CO e H2O, dando los pasos a seguir y los datos térmicos requeridos.
Este documento describe diferentes modelos para representar el equilibrio líquido-vapor y el comportamiento de las fases en sistemas bifásicos. Explica los modelos de Margules, Van Laar, Wilson, NRTL y UNIQUAC, los cuales representan la desviación del comportamiento ideal mediante ecuaciones empíricas y parámetros de interacción. También describe los diferentes tipos de interacciones moleculares que afectan el comportamiento del equilibrio líquido-vapor.
Este documento trata sobre la transferencia de masa interfacial entre dos fases fluidas. Explica que el soluto se transfiere a través de gradientes de concentración en cada fase y que en la interfase existe equilibrio. También describe los perfiles de concentración y diferentes consideraciones como la resistencia en cada fase y en la interfase. Finalmente, presenta modelos matemáticos para calcular la transferencia de masa usando coeficientes de película y concentraciones en la interfase.
Este documento describe los diferentes tipos de condensadores y métodos para calcular su diseño. Existen varios tipos de condensadores clasificados por su arreglo y área de intercambio de calor. El cálculo del diseño involucra especificar las condiciones operativas, seleccionar el tipo y fluido refrigerante, determinar la carga de calor, calcular la diferencia de temperatura y el área requerida usando correlaciones para el coeficiente de transferencia de calor.
Este documento describe los diferentes mecanismos de transferencia de masa entre fluidos y sólidos, incluyendo difusión molecular, turbulencia, teorías como la película, penetración y renovación de superficie. También discute analogías entre transferencia de masa, calor y cantidad de movimiento, y presenta datos experimentales sobre transferencia de masa en varias configuraciones como objetos sumergidos y tubos circulares.
Este documento describe diferentes tipos de columnas utilizadas en procesos de destilación y separación de líquidos y gases. Explica que las columnas de relleno usan materiales porosos para aumentar la superficie de contacto entre fases, mientras que las columnas de platos separan los fluidos en etapas. También compara ventajas y desventajas de ambos tipos de columnas.
Iaii 3 principios de transferencia de masaJulio Tirado
El documento describe los principios básicos de la transferencia de masa. Explica que la transferencia de masa ocurre cuando hay una diferencia de concentración de una especie química entre regiones, lo que causa el movimiento de la especie desde áreas de alta concentración a bajas concentración. Los mecanismos principales de transferencia de masa son la difusión molecular, la convección y el transporte entre fases. También define conceptos clave como concentración, velocidad y flujo que son importantes para evaluar los fenómenos de transferencia de
La destilación es un método que se usa para separar los componentes de una solución líquida, el cual depende de la distribución de estos componentes entre una fase de vapor y una fase líquida. Ambos componentes están presentes en las dos fases. La fase de vapor se origina de la fase líquida por vaporización en el punto de ebullición
Este documento trata sobre el proceso de evaporación, incluyendo diferentes tipos de evaporadores, la transferencia de calor durante la evaporación, y el diseño y cálculo de evaporadores. También discute aspectos económicos de la evaporación y cómo las propiedades del líquido afectan el proceso. Finalmente, proporciona ejemplos comunes de aplicaciones de la evaporación en la industria alimentaria como la concentración de jugos, leche y café.
Este documento presenta una introducción a los intercambiadores de calor. Explica que los intercambiadores de calor son esenciales en la industria y que existen diferentes tipos, desde los más simples hasta los más complejos. También describe los mecanismos básicos de transferencia de calor, incluyendo conducción, convección y radiación. Finalmente, señala que una selección inteligente de equipos de transferencia de calor requiere entender las teorías subyacentes y considerar factores mecánicos, de fabricación y
Este documento presenta varias reglas heurísticas para el diseño de procesos de separación. Las reglas heurísticas permiten tomar decisiones en situaciones complejas sin realizar cálculos detallados. Se proporcionan ejemplos de reglas heurísticas generales, de diseño, de componentes y composiciones, y específicas para separaciones como la destilación. El documento también muestra cómo aplicar las reglas heurísticas para generar una separación preliminar de una mezcla de agua y etanol.
Este documento presenta un experimento para determinar el coeficiente de transferencia de calor mediante la transferencia de calor por convección. Explica que el coeficiente de transferencia de calor cuantifica cómo las propiedades del fluido y la superficie afectan la transferencia de calor por convección. Describe el procedimiento experimental que incluye medir las temperaturas inicial y final del agua para calcular el flujo de calor transferido y así determinar el coeficiente de transferencia de calor.
Este documento trata sobre los coeficientes de película en la transferencia de calor. Explica que el coeficiente de película representa la razón de la transferencia de calor entre una superficie sólida y un fluido. Además, depende de parámetros como el tipo de convección, régimen del fluido, velocidad, viscosidad, densidad, temperatura y conductividad térmica. También presenta correlaciones para calcular el coeficiente de película en convección natural y forzada.
Determinación experimental de h a partir de los números de Nusselt, Reynolds ...AlanArmentaEspinoza93
Este documento describe cómo determinar experimentalmente el coeficiente de convección h a partir de los números adimensionales de Nusselt, Reynolds y Prandtl. Explica que el número de Nusselt involucra las variables de coeficiente de convección, longitud y conductividad térmica y se usa para calcular la transferencia de calor por convección. El número de Reynolds depende de la densidad, viscosidad, velocidad y diámetro y determina si el flujo es laminar o turbulento. El número de Prandtl depende del calor específico, viscosidad y conductividad té
Este documento describe ecuaciones de variación y convección. Explica que las ecuaciones de variación describen cómo cambian la velocidad, temperatura y concentración con respecto al tiempo y la posición. También define la convección como la transferencia de calor a través del movimiento de un fluido, y explica cómo se calcula el coeficiente de transferencia de calor h y la potencia térmica Q. Finalmente, presenta números adimensionales como Nusselt, Prandtl y Rayleigh que se usan para analizar la convección.
Este documento describe un experimento de laboratorio para determinar el coeficiente de película de una sustancia mediante la Ley de enfriamiento de Newton. Se calentó agua en un vaso de precipitados y se transfirió a dos vasos térmicos para medir la disminución de temperatura con el tiempo. Los cálculos utilizaron la ley de enfriamiento de Newton para determinar el coeficiente de película para cada vaso, aunque los resultados fueron más bajos de lo esperado, posiblemente debido a la geometría de los vasos.
Este documento presenta los resultados de un experimento para determinar el coeficiente de transferencia de calor por convección (h). Los estudiantes calentaron una barra de bronce y midieron las temperaturas para calcular el flujo de calor por conducción a la barra y luego h. Calculan valores de h de 588 W/(m2°C) para la convección y de 20-300 W/(m2°C) según la literatura. Concluyen que el alto valor de h se debió al ambiente semi-cerrado.
El documento presenta un reporte de laboratorio sobre la obtención experimental del coeficiente de transferencia de calor por convección (h) utilizando una pieza cilíndrica de bronce. El procedimiento incluyó calentar el cilindro a 70°C y medir su temperatura cada 2 minutos hasta alcanzar 5 mediciones mientras se enfriaba al aire. Los cálculos determinaron que el valor de h experimental fue de 256.71 W/m2°C, el cual coincide con el rango teórico de 200-250 W/m2°C.
Este documento describe el fenómeno de la transferencia de calor por convección. Explica que la convección implica el movimiento de un fluido (líquido o gas) cercano a una superficie, lo que transfiere energía térmica. La velocidad y propiedades del fluido afectan la transferencia de calor. También introduce el coeficiente de transferencia de calor, que cuantifica la tasa de transferencia de calor y depende de factores como la geometría y características del flujo. Finalmente, distingue entre convección forz
Este documento describe un experimento para determinar el coeficiente de transferencia de calor (h) utilizando la ley de enfriamiento de Newton. Se midieron las temperaturas inicial y final del agua y del aire de la secadora, y se calculó el flujo de calor transferido al agua y al tubo de cobre. Los resultados experimentales se compararon con valores teóricos de h para diferentes condiciones de convección, encontrando que el valor obtenido corresponde a convección forzada.
Este documento presenta los resultados de una práctica de laboratorio para determinar el coeficiente de convección (h) de un metal calentado por convección. Describe el procedimiento experimental que incluyó calentar un metal con un mechero y medir su temperatura con un termómetro láser. Los cálculos utilizaron fórmulas y tablas para determinar valores de h a diferentes temperaturas. El valor de h obtenido de 144.3 W/m2K estuvo dentro del rango esperado para el aire a esa temperatura, lo que validó los cálculos.
Lab. inte. i practica #7-obtencion de coeficiente de conveccion termicajricardo001
El documento presenta los resultados de un experimento para determinar el coeficiente de convección del agua en flujo forzado a través de una manguera. Se midió el caudal y la temperatura del agua, y se utilizaron fórmulas para calcular los números de Reynolds y Prandtl y determinar el coeficiente de convección, el cual resultó ser de 3335.58 W/m2K. El experimento ayudó a comprender mejor cómo las propiedades del fluido y la geometría de la tubería afectan el coeficiente de convección.
Es esta presentación el estudiante podrá entender como se realiza el fenómeno de convección natural y forzada, su relación con la mecánica de fluidos y la base del balance energético a través de los números adimensionales, se destacan los de Reynolds, prandtl y Nusselt, además de la ley que rige la convección: Ley de Enfriamiento de Newton.
Práctica 12 Transferencia de Calor por ConvecciónJasminSeufert
Experimento realizado en los laboratorios del Instituto Tecnológico de Mexicali para poder visualizar la transferencia de calor por convección por medio de experimentos muy sencillos y observación del movimiento convectivo utilizando agua, tinta, aire y una espiral de papel.
Deducción de h a partir de numeros adimensionalesKaren M. Guillén
La convección de calor puede ser natural o forzada. El documento describe cómo se clasifica la convección y los números adimensionales como Nusselt, Reynolds y Prandtl que se usan para deducir el coeficiente de transferencia de calor h. También proporciona ejemplos típicos de valores de h para diferentes tipos de convección.
Este documento describe un experimento para calcular el coeficiente de transferencia de calor (h) mediante el paso de calor entre dos fluidos en movimiento. Se midieron las temperaturas y volúmenes de agua fría y caliente que circulaban por tubos internos y externos. Con estos datos y las propiedades de los fluidos, se calcularon los números de Reynolds, Prandtl y Nusselt para determinar los coeficientes de transferencia de calor por convección para cada fluido. El objetivo era determinar la tasa de transferencia de calor entre los fluidos.
Este documento describe un experimento para estimar el coeficiente de convección para un ambiente dado utilizando agua a diferentes temperaturas. Los estudiantes midieron las temperaturas del agua dentro y fuera de un vaso de precipitado colocado dentro de un vaso más grande. Usando ecuaciones de transferencia de calor, calcularon el coeficiente de convección, el cual cayó dentro del rango típico para convección natural en líquidos. El experimento inicial tuvo que repetirse debido a que el vaso interno no estaba colocado en el centro, afectando las medic
Este documento proporciona información sobre la convección, incluyendo definiciones, números adimensionales como el número de Nusselt, Prandtl y Reynolds, y el problema básico de calcular el coeficiente de transferencia de calor. Explica que la convección implica el movimiento macroscópico de un fluido y depende de las propiedades del fluido y la superficie. También describe cómo los números adimensionales se utilizan para analizar la convección y distinguir entre flujos laminar y turbulento.
El documento trata sobre la transferencia de calor por conducción, convección y radiación. Explica que la conducción ocurre cuando hay un gradiente de temperatura en un medio sólido, mientras que la convección implica el movimiento de un fluido debido a diferencias de densidad causadas por la temperatura. También cubre conceptos como los números de Nusselt, Reynolds y Prandtl, y cómo se puede estimar el coeficiente de transferencia de calor.
Este documento presenta los resultados de un experimento para determinar el coeficiente de transferencia de calor mediante el uso de agua y un cilindro de cobre. El procedimiento incluyó calentar el agua y el cilindro, medir las temperaturas en diferentes momentos y calcular el coeficiente de transferencia de calor teórico y experimental. Los resultados mostraron que el valor experimental se aproximó al rango teórico investigado, validando así la ley de enfriamiento de Newton.
Similar a Práctica XIII Determinación del coeficiende de convección (20)
Práctica XIV Determinación de eficiencia y calor en aletasKaren M. Guillén
Este documento describe la eficiencia y transferencia de calor en aletas. Explica que las aletas son sólidos que transfieren calor por conducción a lo largo de su geometría y por convección a través de su entorno. Detalla los tipos de aletas, como las aletas circulares de perfil rectangular usadas en esta práctica. Presenta fórmulas para calcular el calor disipado y la eficiencia de las aletas, dependiendo de si el extremo está expuesto a convección, es adiabático o tiene temperatura establec
Este documento describe un experimento sobre la expansión y compresión volumétrica del agua y el etanol. El objetivo era demostrar experimentalmente cómo el volumen de estos líquidos aumenta con un aumento de temperatura (expansión) y disminuye con una disminución de temperatura (compresión), y calcular sus coeficientes de expansión y compresión volumétrica. Los estudiantes midieron los cambios de volumen del agua y el etanol al calentarlos y enfriarlos, y calcularon los coeficientes, los cuales estuv
Práctica XVI Expansión y compresión volumétrica Karen M. Guillén
Este documento presenta los resultados de una práctica de laboratorio sobre la expansión y compresión volumétrica del agua y el etanol. Los estudiantes midieron cómo el volumen de estas sustancias cambia con la temperatura y calcularon sus coeficientes de expansión térmica. Los valores calculados fueron similares a los teóricos, demostrando el efecto de la dilatación térmica.
Este documento presenta información sobre la radiación térmica y la emisividad. Explica conceptos clave como cuerpos negros, la ley de Stefan-Boltzmann y valores de emisividad para diferentes materiales. También describe aplicaciones como la energía solar y recubrimientos térmicos. El objetivo de la práctica experimental descrita es calcular el calor por radiación de forma directa e indirecta, así como la emisividad de un objeto caliente utilizando un prototipo.
Práctica XII Visualización del movimiento convectivoKaren M. Guillén
Este documento describe tres experimentos para demostrar visualmente el movimiento convectivo. En el primero, pedazos de papel en agua caliente muestran el movimiento circular ascendente y descendente causado por la convección. En el segundo, agua teñida de color en un matraz muestra corrientes de convección al sumergirse en agua fría. En el tercero, gotas de agua teñida en aceite caliente muestran un movimiento circular parcial debido a la convección. Los experimentos ilustran cómo las variaciones de densidad causadas por cambios de
El documento presenta la práctica "Aplicación de la ley de Fourier" realizada en el Instituto Tecnológico de Mexicali. La práctica tuvo como objetivo determinar el perfil de temperatura y el coeficiente de conductividad térmica de bronce, aluminio y acero mediante la ley de Fourier. Se describen conceptos como calor, temperatura, mecanismos de transferencia de calor y la ley de Fourier. También se explica el procedimiento experimental que incluyó calentar muestras de los materiales y medir la temperatura en
Este documento presenta los resultados de dos experimentos para calcular la difusividad (Dab) de diferentes sustancias. En el primer experimento, se calculó Dab del permanganato de potasio en agua. En el segundo experimento, se calculó Dab en agua de una solución de agua-tinta vegetal usando un volcán sumergible de difusividad. El documento también incluye la teoría sobre la ley de Fick y los rangos típicos de coeficientes de difusión en diferentes fases como gases, líquidos y sólidos.
Este documento presenta los detalles de una práctica de laboratorio sobre la ecuación de Bernoulli realizada por estudiantes de ingeniería química. El objetivo era obtener las presiones y pérdidas totales en diferentes puntos de un prototipo diseñado para verificar la ecuación. Se explican conceptos como el principio de Bernoulli, las restricciones y ganancias/pérdidas de energía. También se describe el procedimiento para aplicar la ecuación y los cálculos realizados con los datos experimentales para comprobar que los valores obtenidos en dist
Este documento describe un experimento para medir la caída de presión en un lecho empacado en comparación con una tubería sin empacar. Se midió la caída de presión de tres sólidos (frijoles, maíz y cuerpos de ebullición) en una tubería. Los cálculos se realizaron usando la ecuación de Ergun para determinar la caída de presión en el lecho empacado y la ecuación de Moody para la tubería sin empacar. Los resultados mostraron mayores caídas de presión en los le
(1) Se realizó una práctica para obtener experimentalmente la relación entre la altura y el caudal de una bomba, construyendo una curva característica. (2) Se midió el tiempo que tardaba la bomba en bombear 2 litros de agua a diferentes alturas. (3) Los resultados mostraron que a mayor altura, menor era el caudal de la bomba, trazando una curva descendente en el gráfico de altura vs caudal.
(1) Este documento describe un experimento para obtener la curva característica de una bomba mediante la medición del caudal a diferentes alturas. (2) Se midió el tiempo que tardó la bomba en bombear 2 litros de agua a alturas crecientes entre 0.33 y 1.76 metros. (3) Los resultados se usaron para calcular el caudal a cada altura y graficar la curva, mostrando que el caudal disminuye a medida que aumenta la altura.
El documento presenta los resultados de cuatro experimentos realizados para modificar las variables (velocidad, diámetro, densidad y viscosidad) que componen el número de Reynolds. Se registraron los tiempos de llenado de una probeta al variar cada variable por separado. Los cálculos incluyeron la determinación de densidades, velocidades y números de Reynolds, los cuales indicaron en todos los casos un flujo turbulento.
Práctica III Detección de flujo laminar y turbulentoKaren M. Guillén
Este documento describe un experimento para detectar flujos laminares y turbulentos. Se desarrolló un prototipo que consiste en una botella con una manguera conectada a una bomba. Se midió el caudal variando la velocidad y se calculó el número de Reynolds para determinar el tipo de flujo. Los resultados mostraron que a bajas velocidades el flujo es laminar, mientras que a mayores velocidades el flujo se vuelve turbulento.
El documento presenta los resultados de un experimento para medir la viscosidad de diferentes líquidos utilizando la Ley de Stokes. Se midió el tiempo que tardaron bolas de vidrio y plástico en caer a través de jabón líquido, miel, glicerina y agua. Los resultados se utilizaron para calcular la viscosidad de cada líquido según la ecuación de Stokes. La glicerina resultó ser el líquido más viscoso, mientras que el agua fue el menos viscoso.
Este documento describe una práctica de laboratorio para medir la viscosidad de varios líquidos utilizando la Ley de Stokes. Los estudiantes midieron el tiempo que tardaron bolas de vidrio y plástico en caer a través de jabón, miel, glicerina y agua. Luego, calcularon la viscosidad de cada líquido usando la ecuación derivada de la Ley de Stokes y compararon sus resultados con valores de referencia.
El equipo amarillo midió las densidades y viscosidades de la glicerina y el aceite de ricino utilizando varios viscosímetros. Determinaron que la densidad de la glicerina es de 1264 kg/m3 y la del aceite de ricino es de 920 kg/m3. Luego midieron las viscosidades de los líquidos con los viscosímetros Brookfield, Zahn y Stormer, registrando valores para la viscosidad en centipoise, pascal-segundo y libra-fuerza-segundo-pie cuadrado. Finalmente, presentaron un resumen de los resultados
El documento presenta los resultados de un experimento para medir la viscosidad de diferentes líquidos utilizando la Ley de Stokes. Se midió el tiempo que tardaron bolas de vidrio y plástico en caer a través de jabón líquido, miel, glicerina y agua. Los resultados se utilizaron para calcular la viscosidad de cada líquido según la ecuación de Stokes. La glicerina resultó ser el líquido más viscoso, mientras que el agua fue el menos viscoso.
Este documento presenta los resultados de una práctica de laboratorio sobre la medición de la viscosidad de dos sustancias (glicerina y aceite de ricino) utilizando tres viscosímetros diferentes (Stormer, Brookfield y Zahn). Se explican conceptos teóricos sobre viscosidad y los tipos de viscosímetros. El procedimiento incluye la preparación de materiales, calibración de equipos, y medición de la viscosidad de las sustancias a diferentes temperaturas y condiciones utilizando los tres viscosímetros.
ACERTIJO DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARÍS. Por JAVI...JAVIER SOLIS NOYOLA
El Mtro. JAVIER SOLIS NOYOLA crea y desarrolla el “DESCIFRANDO CÓDIGO DEL CANDADO DE LA TORRE EIFFEL EN PARIS”. Esta actividad de aprendizaje propone el reto de descubrir el la secuencia números para abrir un candado, el cual destaca la percepción geométrica y conceptual. La intención de esta actividad de aprendizaje lúdico es, promover los pensamientos lógico (convergente) y creativo (divergente o lateral), mediante modelos mentales de: atención, memoria, imaginación, percepción (Geométrica y conceptual), perspicacia, inferencia y viso-espacialidad. Didácticamente, ésta actividad de aprendizaje es transversal, y que integra áreas del conocimiento: matemático, Lenguaje, artístico y las neurociencias. Acertijo dedicado a los Juegos Olímpicos de París 2024.
José Luis Jiménez Rodríguez
Junio 2024.
“La pedagogía es la metodología de la educación. Constituye una problemática de medios y fines, y en esa problemática estudia las situaciones educativas, las selecciona y luego organiza y asegura su explotación situacional”. Louis Not. 1993.
El curso de Texto Integrado de 8vo grado es un programa académico interdisciplinario que combina los contenidos y habilidades de varias asignaturas clave. A través de este enfoque integrado, los estudiantes tendrán la oportunidad de desarrollar una comprensión más holística y conexa de los temas abordados.
En el área de Estudios Sociales, los estudiantes profundizarán en el estudio de la historia, geografía, organización política y social, y economía de América Latina. Analizarán los procesos de descubrimiento, colonización e independencia, las características regionales, los sistemas de gobierno, los movimientos sociales y los modelos de desarrollo económico.
En Lengua y Literatura, se enfatizará el desarrollo de habilidades comunicativas, tanto en la expresión oral como escrita. Los estudiantes trabajarán en la comprensión y producción de diversos tipos de textos, incluyendo narrativos, expositivos y argumentativos. Además, se estudiarán obras literarias representativas de la región latinoamericana.
El componente de Ciencias Naturales abordará temas relacionados con la biología, la física y la química, con un enfoque en la comprensión de los fenómenos naturales y los desafíos ambientales de América Latina. Se explorarán conceptos como la biodiversidad, los recursos naturales, la contaminación y el desarrollo sostenible.
En el área de Matemática, los estudiantes desarrollarán habilidades en áreas como la aritmética, el álgebra, la geometría y la estadística. Estos conocimientos matemáticos se aplicarán a la resolución de problemas y al análisis de datos, en el contexto de las temáticas abordadas en las otras asignaturas.
A lo largo del curso, se fomentará la integración de los contenidos, de manera que los estudiantes puedan establecer conexiones significativas entre los diferentes campos del conocimiento. Además, se promoverá el desarrollo de habilidades transversales, como el pensamiento crítico, la resolución de problemas, la investigación y la colaboración.
Mediante este enfoque de Texto Integrado, los estudiantes de 8vo grado tendrán una experiencia de aprendizaje enriquecedora y relevante, que les permitirá adquirir una visión más amplia y comprensiva de los temas estudiados.
Práctica XIII Determinación del coeficiende de convección
1. Instituto Tecnológico de Mexicali
Ingeniería Química
Materia:
Laboratorio Integral I
Tema:
Práctica
Determinación del coeficiente de convección
Integrantes:
Nombre del profesor
Norman Edilberto Rivera Pazos
Mexicali, B.C. a 27 de abril de 2015
Aranda Sierra Claudia Janette
Castillo Tapia Lucero Abigail
Cruz Victorio Alejandro Joshua
De La Rocha León Ana Paulina
Guillén Carvajal Karen Michelle
Lozoya Chávez Fernanda Viridiana
Rubio Martínez José Luis
12490384
11490627
12490696
11490631
12940396
12490402
12490417
2. 1
Índice
Práctica
Título: “Determinación del coeficiente de convección”
Objetivo 2
Introducción 2
Marco teórico 3
Definición de la convección 3
Tipos de convección 3
Importancia de la convección 3
Ley de enfriamiento de Newton 4
Coeficiente de convección 4
Numero de Reynolds, Prandtl y Nusselt 5
Material, equipo y reactivos 6
Procedimiento 7
Cálculos 7
Análisis 10
Observaciones 10
Evidencias 11
Bibliografía 12
3. 2
Práctica XIII
Título:
“Determinación del coeficiente de convección”
Objetivo:
Determinar el coeficiente de convección (ℎ) en dos fluidos (agua y aire) de manera forzada (en
el agua como flujo forzado), y también convección libre que se da entre un metal y el ambiente
(aire).
Objetivos específicos:
Determinar el calor transmitido utilizando el calor específico del metal.
Determinar el coeficiente de convección del aire y del agua.
Determinar el coeficiente de convección cuando es forzada (en el aire).
Introducción
La transferencia de calor está directamente relacionada con los gradientes de temperatura.
Existen diferentes mecanismos de transferencia (conducción, convección y radiación) los
cuales pueden diferenciarse dependiendo de cómo se lleva a cabo esta transferencia. Uno de
estos mecanismos es la convección.
La velocidad de transferencia de calor a través de un fluido es mucho mayor por convección
que por conducción o radiación, por lo cual es un mecanismo que se utiliza mucho en la
industria para aumentar la rapidez de transferencia de calor. Cuanto mayor es la velocidad del
fluido mayor es la velocidad de transferencia de calor.
La transferencia de calor por convección depende de las propiedades del fluido, de la superficie
en contacto con el fluido y del tipo de flujo. Entre las propiedades del fluido se encuentran:
la viscosidad dinámica, la conductividad térmica, la densidad. Entre las propiedades de la
superficie que intervienen en la convección están la geometría y la aspereza. El tipo de
flujo, laminar o turbulento, también influye en la velocidad de transferencia de calor por
convección.
En cualquier caso, la velocidad de transferencia de calor por convección siempre es
proporcional a la diferencia de temperatura entre la superficie y el fluido. Este hecho se modela
matemáticamente mediante la Ley de Enfriamiento de Newton. La influencia de las propiedades
4. 3
del fluido, de la superficie y del flujo se cuantifica en el coeficiente de película o coeficiente de
transferencia de calor por convección (h) del cual se hablará en esta práctica
Marco teórico
Definición de convección
La convección se define como la transmisión de calor debida al
movimiento macroscópico de aire (o un gas) o un líquido
calentado de un lugar a otro, llevando consigo el calor que
contiene. La tasa de flujo de calor varía en función de la
temperatura del gas o líquido en movimiento y de su caudal.
Tipos de convección
Convección natural (libre): El flujo es inducido por fuerzas de empuje que surgen a partir de
diferencias de densidad ocasionadas por variaciones de temperatura en el fluido.
Convección forzada: Se obliga al fluido a fluir mediante medios externos, como un ventilador o
una bomba. Este tipo de convección se clasifica a su vez en externa o interna dependiendo de
si el flujo es interno o externo. El flujo de un fluido se clasifica como interno o externo
dependiendo de si la fuerza al fluido a fluir está dada por un canal confinado (superficie interior)
o por una superficie abierta. El flujo de un fluido no limitado por una superficie (placa, alambre,
exterior del tubo) es flujo externo. El flujo por un tubo o ducto es flujo interno. Si el fluido está
limitado por completo por superficies sólidas. El flujo de líquidos en un tubo se conoce como
flujo en canal abierto si es tubo está parcialmente lleno con el líquido y se tiene una superficie
libre.
Importancia de la convección
La convección es un mecanismo que la misma naturaleza realiza para el transporte de energía.
Esto se puede observar por ejemplo en el manto terrestre ya que este se encuentra en un
estado de intensa convección con respecto al transporte de energía a lo largo de todo este y
también puede observarse este fenómeno a través de las brisas marinas, solo por mencionar
algunos.
Industrialmente, se puede observar la convección en los congeladores, particularmente en el
evaporador del equipo de refrigeración. Otro ejemplo seria en la elaboración de bebidas
alcohólicas como el coñac, o tequila o whiskey, al condensar ya el producto, en el evaporado se
usan intercambiadores de calor que pueden de tubo y coraza, estos trabajan bajo la convección
Fig. 1 Mecanismo de convección
5. 4
ya que existe un flujo en ese intercambio y más si el intercambiador es a contracorriente y para
estar alimentando liquido frio al condensador se recircula ese liquido enfriador a una torre de
enfriamiento donde el mecanismo seria también de convección y ya lo devuelve frio otra vez al
condensador.
Ley de enfriamiento de Newton
La ley de enfriamiento de Newton enuncia que la rapidezcon que se enfría un objeto es proporcional
a la diferencia entre su temperatura y la temperatura del medio ambiente en el cual se encuentra el
objeto y un coeficiente convectivo. Esta ley nos permite calcular el calor transferido a través de
la convección. Se denota matemáticamente de la siguiente manera:
𝑞´´ = ℎ(𝑇 − 𝑇∞)
Donde:
q´´: Flujo de calor transmitido por unidad de área (W/m2
)
h: Coeficiente de convección (o película)(W/m2
.o
C)
T: Temperatura del objeto (o
C).
T∞: Temperatura del ambiente (o
C).
Para calcular el coeficiente de convección o película se despeja de la fórmula de enfriamiento
de Newton “h”, quedando de la siguiente manera:
ℎ =
𝑞´´
(𝑇 − 𝑇∞)
Coeficiente de convección (o película)
El coeficiente de transferencia de calor por convección (h) depende de
las condiciones en la capa límite, en las que influyen la geometría de la
superficie, la naturaleza del movimiento del fluido y una variedad de las
propiedades termodinámicas del fluido y de transporte. Al final, el
estudio de la convección se reduce a ver cómo podemos determinar
este coeficiente. Como se puede apreciar en la figura 2 las condiciones
de flujo varían de punto a punto sobre la superficie, al igual que q’’, por lo tanto h también varía
a lo largo de la superficie. Es por esta razón que en la ley de enfriamiento de Newton, se utiliza
a h como un coeficiente promedio para toda la superficie.
Fig. 2 Variables involucradas en la convección
6. 5
Número de Reynolds, Prandtl, Nusselt
Existen importantes parámetros adimensionales utilizados en la transferencia de calor en el flujo
de fluidos, los cuales son de gran utilidad, estos son los números de Reynolds, Prandtl y
Nusselt los cuales se definirán a continuación.
Numero de Reynolds: Es un parámetro adimensional cuyo valor indica si el flujo sigue un
modelo laminar o turbulento. Este de denota matemáticamente de la siguiente manera:
𝑅𝑒 =
𝜌𝑣𝐷
𝜇
Donde:
𝜌: Densidad del fluido (kg/m3
).
𝑣: Velocidad del fluido (m/s).
𝐷: Diámetro por donde pasa el fluido (m)
𝜇: Viscosidad del fluido (kg/m.s)
Numero de Prandtl: Es un número adimensional en cual cuando tiene un valor bajo nos dice la
conducción de calor es efectiva en comparación a la convección, pero cuando la convección es
eficiente transfiriendo calor en comparación con la conducción, entonces se considera que el
número de Prandtl es alto. Matemáticamente se denota:
𝑃𝑟 =
𝐶 𝑝 𝜇
𝑘
Donde:
𝐶 𝑝: Calor especifico del fluido (J/Kg o
C).
𝜇: Viscosidad del fluido (kg/m.s).
𝑘: Coeficiente de conductividad térmica (W/m o
C)
Número de Nusselt: Se calcula para estimar la relación convectiva a la transferencia de calor
por convección. Este debe ser calculado solamente en paredes sólidas, así, consideramos
entonces superficies sólidas a las caras del dominio que tengan velocidades prescritas e
iguales a cero. Este número también es calculado en la superficie de los bloques sólidos.
Matemáticamente se denota:
𝑁𝑢 =
ℎ𝐷
𝑘
7. 6
Donde:
h: Coeficiente de convección del fluido (w/m2 o
C).
D: Diámetro por donde pasa el fluido (m).
k: Coeficiente de conductividad térmica del material (w/m o
C).
Coeficiente de convección
Donde se aplica (convección)
Como se aplica, unidades, ley de enfriamiento de newton
Conversión forzada y libre
Números adimensionales (Nusselt, Reynolds, Pradtl)
Valores teóricos
Fluido
Coeficiente convectivo de
transferencia de calor (𝑾/𝒎 𝟐 𝑲)
Aire.-convección libre 5-25
Aire.-convección forzada 10-200
Agua.-convección libre 20-100
Agua.-convección forzada 50-10,000
Material, equipo y reactivos
Experimento Material y equipo Material a estudiar
1 1 Soporte universal Tubo de cobre
3 Pinzas
(2) Tres dedos, y (1) dos
dedos
Agua
2 Guantes
1 Termómetro infrarrojo
1 Regla
1 Cronómetro
1 Vaso de ppt 100 ml
1 Probeta 50 ml
1 Balanza
1 Termómetro
2 1 Manguera 1 in Agua
1 Vernier
1
Termómetro
infrarrojo*
1 Cronómetro
1 Probeta 1000 ml
1 Termómetro
8. 7
Procedimiento:
a) Experimento 1 (Convección en aire tanto libre y forzada)
1. Limpiar los materiales a utilizar y ordenar el equipo.
2. Con la regla tomar la medida de la longitud del tubo así como el diámetro.
3. Colocar la fibra de vidrio alrededor del tubo con el fin de servir como aislante.
Nota: No en los extremos. (Separar un poco más de uno de los extremos con el fin de que no se queme
el unicel).
4. Medir la temperatura de los extremos y registrar.
5. Prender la plancha.
6. Colocar el tubo en un soporte universal con su respectiva pinza.
7. Colocar uno de los extremos del tubo en la plancha.
8. Apagar al pasar 240 segundos con el cronómetro.
9. Tomar la temperatura en cada extremo del tubo.
10. Dejar enfriar durante 240 segundos con el aire del ambiente.
11. Repetir del paso 7-10 pero esta vez dejarlo enfriar con aire saliente de los tubos de la
refrigeración. (registrar la temperatura de dicho aire)
12. Poner agua en un vaso de precipitado.
13. Repetir del paso 7-10 pero esta vez en agua.
14. Tomar el peso del tubo los tubos y del agua.
b) Experimento 2 (Convección en agua forzada)
1. Limpiar los materiales a utilizar y ordenar el equipo.
2. Con el vernier tomar la medida del diámetro interno de la manguera.
3. Colocar la manguera a la toma de agua.
4. Medir la temperatura de entrada y salida y registrar. (tomar la temperatura del
ambiente).
5. Mantener un flujo estable y medir el caudal. Esto se hace tomando el tiempo en que
se tarda en llenar la probeta de 1000 ml.
Cálculos y Resultados
Para el experimento 1
Se debe de calcular el calor transferido, por lo que se utiliza la siguiente ecuación:
𝑄 = 𝑚𝐶 𝑝(𝑇2 − 𝑇1)
9. 8
𝑞 =
𝑄
𝑡
Recordando que el tiempo en todos los experimentos fue de 240 s.
Exp 1 M (𝒌𝒈) Cp (𝑱/𝒌𝒈℃) 𝑻 𝟏 (℃) 𝑻 𝟐 (℃) ∆𝑻 (℃) Q (𝑱) q (𝑾)
Bronce* 0.4306 385 387 62 325 53878.82 224.50
Bronce** 0.4306 385 367 63.4 303.6 50331.11 209.71
Bronce*** 0.4306 385 325 47.6 277.4 45987.65 191.62
*convección libre en aire, ** convección forzada en aire y ***convección libre en agua
Utilizando la ley de enfriamiento de Newton, sabemos que ℎ estaría dado por:
ℎ =
𝑞′′
(𝑇𝑠 − 𝑇∞)
Suponiendo un flujo estacionario y un sistema adiabático, entonces por la ley de la
conservación de la energía:
𝑞′′ 𝑐𝑜𝑛𝑑 = 𝑞′′ 𝑐𝑜𝑛𝑣
−𝐾
(𝑇2 − 𝑇1)
𝑑𝑥
= ℎ(𝑇𝑠 − 𝑇∞)
Por lo tanto:
ℎ =
𝐾(𝑇1 − 𝑇2)
(𝑇𝑠 − 𝑇∞)𝑑𝑥
Utilizando la constante de conducción térmica obtenida en la práctica pasada.
Exp 1 Intento q (𝑾) 𝑻 𝟏 (℃) 𝑻 𝟐 (℃) 𝑻 𝒔 (℃) 𝑻∞ (℃) 𝑲(𝑾/𝒎℃) 𝒅𝒙 (𝒎) 𝒉 (𝑾/𝒎 𝟐℃)
Aire
libre
1 224.50 - 62 26.8 25 - - 6.07
2 - 367 63.4 26.8 25 125.52 0.098 231258.50
Aire
forzado
3 209.71 - - 25.6 13 12.8 - 16.38
4 - 367 63.4 25.6 13 125.52 0.098 28177.96
Agua
libre
5 191.62 - - 29 26 - - 19.08
6 - 325 47.6 29 26 125.52 0.098 118432.81
Nota: En el intento 1 es utilizando el calor obtenido a partir del 𝐶 𝑝 del bronce y el intento 2 es utilizando el
promedio de la constante de conductividad térmica calculada en la práctica “Aplicación de la ley de
Fourier” pero considerando la 𝑇∞ como la del aire ambiente. El intento 3, 4 son iguales a los anteriores
10. 9
pero utilizando la temperatura del aire acondicionado. En el intento 5 y 6 es considerando temperaturas
del agua en la convección.
Experimento 2
En este caso las formulas necesarias son:
𝑁 𝑢 = 𝐶 ∗ 𝑅 𝑒
𝑎
∗ 𝑃𝑟
1/3
𝑅 𝑒 =
𝑣𝐷𝜌
𝜇
𝑃𝑟 =
𝐶 𝑝 𝜇
𝑘
𝑁 𝑢 =
ℎ𝐷
𝐾
→ ℎ =
𝑁 𝑢 𝐾
𝐷
A continuación los valores de las variables conocidas a 26℃
𝑣 = 0.13494 𝑚/𝑠 𝐷 = 0.0185 𝑚 𝜌 = 982 𝑘𝑔/𝑚3
𝜇 = 8.73𝑥10−4 𝑃𝑎 ∗ 𝑠 𝐶 𝑝 = 4180 𝐽/𝑘𝑔𝐾 𝑘 = 0.58 𝑊/𝑚𝐾*
𝐿 = 0.18𝑚
*Constante de conducción del agua.
𝑅 𝑒 = 2808.65 𝑃𝑟 = 0.0291
Para determinar las constantes C y a es necesario obtener el número de Reynolds y comparar
con la siguiente tabla:
Reynolds C A
1-40 0.75 0.4
40-103
0.51 0.5
103
-2x105
0.26 0.6
2x105
-106
0.076 0.7
𝑁 𝑢 = 𝐶 ∗ 𝑅 𝑒
𝑎
∗ 𝑃𝑟
1
3 → 𝑁 𝑢 = 0.26𝑅 𝑒
0.6
∗ 𝑃𝑟
1/3
ℎ =
𝑁 𝑢 𝐾
𝐿
→ ℎ = 293.85 𝑊/𝑚2 𝐾
11. 10
Análisis
Como podemos observar en la tabla de resultados tanto la convección del aire libre y forzado y
del agua son correspondientes ya sea que estén dentro del margen de valores o están casi
llegando a uno de los extremos. Esto ocurre para la constante de convección solamente en los
intentos donde se utilizaba el calor de conducción igual al calor que se transmitiría por
convección. (Intento 1,3 y 5).
En el caso de los intentos 2,4 y 6, estos valores no coincidieron en lo más mínimo, suponemos
que estos resultados como están tan alejados se debe principalmente a como en este caso
utilizamos la constante de conductividad de la práctica pasada y a su vez no utilizamos el
mismo tubo, ni el aislante y las medidas del tubo eran un poco distintas, entonces es posible
que no podríamos usar la misma constante. Por lo tanto los valores que tomaremos como
reales son lo del intento 1, 3 y 5.
En lo que estamos seguros es que el ejercicio es posible realizarlo y obtener valores concisos
de la manera en cómo se desarrolló, ya que tanto en el aire como en el agua, siendo libre o
forzado, el valor se puede obtener.
Comparación
Sustancia Valor de h calculado Valor de h teórico
Aire (Convección libre) 6.07 5-25
Aire (Convección forzada) 16.38 10-200
Agua(Convección libre) 19.08 20-100
Agua(Convección forzada) 293.85 50-10,000
Observaciones
Hay que tener en cuenta que solo hay un termómetro de infrarrojo y que los demás equipos
querrán usarlo.
Calentar y mantener la temperatura de la plancha.
Cuidar los materiales a usar (que sean los mismos).
El agua utilizada tenía cloro y esta a su vez era de la llave.