Este documento describe un experimento para determinar la eficiencia y el calor disipado por una aleta. El objetivo era medir las temperaturas de una aleta cilíndrica calentada con agua y usar los datos para calcular la eficiencia real y geométrica. Los resultados mostraron que la eficiencia real fue de 0.6, menor que la eficiencia geométrica de 0.9, presumiblemente debido a que las aletas no estaban bien soldadas al cilindro central.

1. Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de Mexicali
Materia: Laboratorio Integral I
Profesor: Rivera Pasos Norman Edilberto
Práctica # 11: Eficiencia y calor en aletas.
Integrantes:
Gamboa Coronel Joel
Espinoza García Jorge Armando
Medina Padilla Sarah Elizabeth
Sandoval Hernández Diana
Carrera: Ing. Química
Mexicali B.C. A 02 de Mayo del 2017.

2. Título: Eficiencia y calor en aletas.
Objetivo: Determinar la eficiencia y el calor disipado cuando se tienen superficies
extendidas.
Objetivos específicos:
 Determinar el calor que disipa la aleta.
 Calcular la eficiencia de la aleta utilizando el calor disipado.
Marco teórico.
Superficies extendidas
La razón de la transferencia de calor desde una superficie que está a una
temperatura Ts hacia el medio circundante que está a T∞ se expresa por la ley de
Newton del enfriamiento como,
  TThAQ sr

donde As es el área superficial de transferencia de calor y h es el coeficiente de
transferencia de calor por convección. Cuando las temperaturas Ts y T∞ se fijan por
consideraciones de diseño, como con frecuencia es el caso, existen dos maneras
de incrementar la razón de la transferencia de calor: aumentar el coeficiente de
transferencia de calor por convección, h, o aumentar el área superficial As. El
aumento de h puede requerir la instalación de una bomba o ventilador, o reemplazar
el existente con uno más grande, pero este procedimiento puede no ser práctico o
adecuado. La alternativa es aumentar el área superficial al agregar unas superficies
extendidas llamadas aletas, hechas de materiales intensamente conductores como
el aluminio. Las superficies con aletas se fabrican al extruir, soldar o envolver una
delgada lámina metálica sobre una superficie. Las aletas mejoran la transferencia
de calor desde una superficie al exponer un área más grande a la convección y la
radiación.
Las superficies con aletas son de uso común en la práctica para mejorar la
transferencia de calor y a menudo incrementan la razón de esa transferencia desde
una superficie varias veces. El radiador del automóvil, es un ejemplo de una
superficie con aletas.
Ecuación de la aleta
Considere un elemento de volumen en una aleta, en la ubicación x, que tienen una
longitud dx, un área de sección transversal de Ac y un perímetro de p
En condiciones estacionarias, el balance de energía sobre este elemento de
volumen se puede expresar como

3. Eficiencia de la aleta
En el caso límite de resistencia térmica cero o conductividad
térmica infinita (k → ∞), la temperatura de la aleta es uniforme al
valor de la temperatura de la base de Tb. En este caso, la
transferencia de calor desde la aleta será máxima y se puede
expresar como
  TThAQ baletaaleta max,

Sin embargo, en realidad la temperatura de la aleta cae a lo largo
de ella y, por lo tanto, la transferencia de calor desde la misma
será menor debido a la diferencia decreciente en la temperatura,
T(x) - T∞, hacia la punta. Para considerar el efecto de esta
disminución en la temperatura sobre la transferencia de calor, se define una
eficiencia de la aleta como
baseladeatemperaturlaatodaestuvierasialetaladesdecalordeiaransferencladeidealrazon
aletaladesdecalordeiaransferencladerealrazon
Q
Q
aleta
aleta
aleta 
max,



Eficiencia y áreas de superficie de configuraciones comunes de aletas
Materiales.
 Parrilla eléctrica
 Matriz de 500ml
 Termómetro de mercurio
 Termómetro infrarrojo
 Recipiente con aletas de aluzinc
 Agua
Procedimiento.
1. Calentamos agua hasta 85˚C
2. Verter el agua dentro del recipiente con aletas y dejamos fluir el calor
3. Medir temperaturas en el inicio y final de la aleta hasta un punto que se mantenga
casi constante.
4. Medir las dimensiones del recipiente

4. 2pR1
Raiz(2pkt) DT m mR1 mR2 K0mR1) K1(mR1) K1(mR2)
R1 0.03025 0.190066356 0.763678768 25.2 23.2094164 0.70208485 1.70008975 0.66476886 1.37897696 45.952547
R2 0.07325
h 25
k 66.3
t 0.0014 (2/pK0mR1) (2/pK1(mR1) (2/pK1(mR2) qmax= -0.66645386
T0 323.35 0.423205 0.877884 29.2543
T∞ 298.15 I0(mR1) I1(mR1) I1(mR2)
1.12706 0.206073 0.022062
Flujo de Calor Máximo
Funciones Bessel a ingresar
 0.62698413
R2C= 0.07395
mR2C= 1.71633634 (2/pK0mR1) (2/pK1(mR1) (2/pK1(mR2C) K0mR1) K1(mR1) K1(mR2C)
C2= 0.57245585 0.423205 0.877884 0.130307 0.66476886 1.37897696 0.20468576
I0(mR1) I1(mR1) I1(mR2C)
1.12706 0.206073 1.21546
Funciones Bessel a ingresar
Eficiencia Geométrica de Referencia
ref 0.9004989
Según la geometría
Cálculos y resultados.
2pR1
Raiz(2pkt) DT m mR1 mR2 K0mR1) K1(mR1) K1(mR2)
R1 0.03025 0.190066356 0.763678768 15.8 23.2094164 0.70208485 1.70008975 0.66476886 1.37897696 45.952547
R2 0.07325
h 25
k 66.3
t 0.0014 (2/pK0mR1) (2/pK1(mR1) (2/pK1(mR2) q= -0.41785599
T0 313.95 0.423205 0.877884 29.2543
T∞ 298.15 I0(mR1) I1(mR1) I1(mR2)
1.12706 0.206073 0.022062

Funciones Bessel aingresar
Flujo de CalorReal

5. Análisis:
Para esta practica se eligio un objeto con superficies extendidas de geometria
circular y con ayuda de un fluido caliente se vertio en el cilindro con aletas para
tomar las temperaturas de la aleta una vez que el flujo de calor este estacionario.
Conclusión.
Los resultados que se obtuvieron fue que la eficiencia de la aleta geométrica es de
0.9 y la real es de 0.6, por lo que se concluye que esta diferencia es debido a que
las aletas no están bien soldadas alrededor del cilindro y esto interfiere en la
trasferencia de calor conducción del cilindro a la aleta.
Bibliografía.
Cengel, Y. (2011). Transferencia de calor y masa (4ta ed.). México: McGraw-
Hill/INTERAMERICANA EDITORES.
Manrique, J. (2002). Transferencia de calor (2da ed.). México: OXFORD
UNIVE RSITY PRESS.