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.

1. Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de Mexicali
Reporte de laboratorio:
“Obtención experimental de coeficiente h”
Asignatura:
Laboratorio integral I
Integrantes de equipo:
Rodríguez Rangel Anahí
Romero Pineda Melissa
Serna Murillo Atenas
Torres López Esmeralda
Villa Robledo Brenda Sofía
Vital Guadarrama Lesly
Docente:
Rivera Pazos Norman Edilberto

2. Índice
Objetivo.................................................................................................................................. 3
Marco teórico......................................................................................................................... 3
Material................................................................................................................................... 4
Procedimiento....................................................................................................................... 5
Datos, cálculos y resultados............................................................................................... 5
Observaciones y conclusiones........................................................................................... 7
Bibliografía ............................................................................................................................ 7

3. Introducción
En la siguiente práctica de laboratorio se determinará experimentalmente el
coeficiente de transferencia de calor por convección de un metal, mediante el uso de
un medio (el agua), y se aumentará la temperatura con una parrilla eléctrica, midiendo
la temperatura del cilindro de bronce cada 2 minutos para observar la disminución de
la temperatura, y posteriormente calcular el coeficiente de transferencia de calor por
convección (h) real y compararlo con el teórico.
Objetivo
Obtener experimentalmente el coeficiente de transferencia de calor por convección(h)
utilizando la Ley de enfriamiento de Newton
Marco teórico
La convección es el modo de transferencia de energía entre una superficie sólida y el
líquido o gas adyacentes que están en movimiento y comprende los efectos combinados
de la conducción y el movimiento de fluidos. Entre más rápido es el movimiento de un
fluido, mayor es la transferencia de calor por convección. En ausencia de cualquier
movimiento masivo de fluido, la transferencia de calor entre una superficie sólida y el
fluido adyacente es por conducción pura. La presencia de movimiento masivo del fluido
acrecienta la transferencia de calor entre la superficie sólida y el fluido, pero también
complica la determinación de las razones de esa transferencia.
Se refiere a convección forzada si el fluido es forzado a fluir sobre la superficie
mediante medios externos como un ventilador, una bomba o el viento. Como contraste,
se dice que es convección natural (o libre) si el movimiento del fluido es causado por
las fuerzas de empuje que son inducidas por las diferencias de densidad debidas a la
variación de la temperatura en ese fluido.

4. A pesar de la complejidad de la convección, se observa
que la rapidez de la transferencia de calor por
convección es proporcional a la diferencia de
temperatura y se expresa en forma conveniente por la
ley de Newton del enfriamiento como
en donde h es el coeficiente de transferencia de calor
por convección, en W/m2 · °C o Btu/h·ft2 · °F, As es el
área superficial a través de la cual tiene lugar la transferencia de calor por convección,
Ts es la temperatura de la superficie y es la temperatura del fluido suficientemente
alejado de esta superficie. Note que en la superficie la temperatura del fluido es igual
a la del sólido. El coeficiente de transferencia de calor por convección h no es una
propiedad del fluido. Es un parámetro que se determina en forma experimental y cuyo
valor depende de todas las variables que influyen sobre la convección, como la
configuración geométrica de la superficie, la naturaleza del movimiento del fluido, las
propiedades de éste y la velocidad masiva del mismo.
Material
1 parrilla eléctrica 1 par de guantes de tela
1 vaso de precipitado 500mL 1 tripie
1 termómetro de mercurio 1 tela de asbesto
1Termómetro láser 1 pinzas
1 cilindro de bronce 1 fibra de vidrio

5. Procedimiento
1. Colocar el cilindro de bronce con fibra de vidrio (para no dañar
el vaso) y agua en el vaso de precipitado.
2. Calentar en la parrilla por 3 minutos
3. Medir la temperatura hasta llegar a 70°C
4. Pasados los 3 minutos y llegado a la temperatura mencionada,
sacar con los guantes el cilindro de bronce
5. Colocar el cilindro de bronce sobre el tripie y la tela de asbesto
6. Medir la temperatura ambiente y la del cilindro cada 2 minutos
hasta llegar a 5 mediciones (10 en total)
7. Registrar las temperaturas y hacer los cálculos necesarios para
determinar el coeficiente de transferencia de calor por convección
Datos, cálculos y resultados
Temperatura ambiente (𝑻∞) Temperatura cilindro*(𝑻 𝒔)
25 36.5 / 43.4
25 41 /40.8 /40.8
24 38.9 /38.9 /38.9
24 35.6 /35.6 /35.8
24 32.7 /32.7 /32.8
*Las mediciones se verificaron hasta 3 veces para mayor precisión y para los cálculos
se hizo un promedio

6. Utilizando la ecuación:
Q = m Cp (ΔT)
Sustituyendo valores:
Q = (0.413 kg) (420J/kg K) (70-25) °C
Q = 7805.7 J y para convertir a watts se dividirá entre los segundos
Q = 36.14 W
Ahora utilizando la ecuación y despejando h:
q = hA (T∞ - Ts)
h =
𝑄
(𝐴)(𝑇∞−𝑇𝑠)
Sustituyendo valores:
h =
36.14 𝑊
(8.91𝑥10−3 𝑚2)(40.8−25)°𝐶
h = 256.71 W/ m2 °C
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 5
Tꚙ Ts

7. Observaciones y conclusiones
Al inicio de la práctica se pretendía que el experimento fuese por convección natural,
pero debido a diversos factores se concluyó que los valores de h corresponden al rango
de convección forzada, esto a causa del aire circundante y el de las personas que
estábamos cerca del cilindro, aportando así, más motivos para que este experimento
resultara por convección forzada.
Al comparar los valores teóricos y los obtenidos en esta práctica de laboratorio, se llega
a la conclusión de que, si coinciden dichos valores, es decir se encuentra dentro del
rango establecido de 200-250 W/m2 °C
Bibliografía
Cengel, Y. (2007). Transferencia de calor y masa: un enfoque práctico (3rd ed., pp.
25-26). McGRAW-HILL/INTERAMERICANA.