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.

1. Instituto tecnológico de Mexicali
Laboratorio integral l
Profesor:
Norman E. Rivera Pasos
Practica #7
Integrantes:
Davalos Aureliano
Mejia Quintanar Stefany
Zuñiga Gamboa Monica Patricia
Salazar Delgado Andrea
Romero Uscanga Alan Enrique
Sanchez Velazquez Alan Michel
Mexicali B.C 07 de abril del 2014

2. Objetivo de la práctica:
Calcular el coeficiente de película mediante un la transferencia de calor (h)
Marco teórico:
Coeficiente de convección (h):
Es representado habitualmente como h, cuantifica la influencia de las propiedades del fluido,
de la superficie y del flujo cuando se produce transferencia de calor por convección.
La transferencia de calor por convección se modela con la Ley del Enfriamiento de Newton:
Donde es el coeficiente de película, es el área del cuerpo en contacto con el fluido, es la
temperatura en la superficie del cuerpo y es la temperatura del fluido lejos del cuerpo.
Transferencia de calor:
Es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor
temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una
temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica,
también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera
que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico.
Convección forzada:
Se obliga al fluido a fluir mediante medios externos, como un ventilador o una bomba. En la
convección natural el movimiento del fluido es debido a causas naturales, como el efecto de
flotación, el cual se manifiesta con la subida del fluido caliente y el descenso del fluido frio.
Flujo laminar:
Es el movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo
laminar el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido
sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente. En flujos laminares el mecanismo de
transporte lateral es exclusivamente molecular. Se puede presentar en las duchas eléctricas
vemos que tienen líneas paralelas

3. Materiales y equipo:
2 cubos hidroneumáticos
2 soportes universal
3 pinzas 3 dedos
1 kit destilación
2 mangueras
1 vernier
1 plancha
1 vaso precipitado 2 Lt.
1 termómetro
1 probeta 1 Lt.
Procedimientos:
 Con ayuda de soportes y pinzas sujetamos el tubo refrigerante en posición diagonal.
 Se conectó el extremo de una manguera a la entrada de agua del refrigerante y la otra
a la salida de la llave para hacer correr agua a __°C que circularía por la parte exterior
del tubo refrigerante.
 Se colocó otra manguera en la salida del refrigerante por la cual saldría el agua a una
temperatura superior a la de su entrada, esta se recolecto en una probeta volumétrica
en la cual se midió su volumen y temperatura.
 Colocamos agua en un vaso de precipitado y calentamos sobre una plancha hasta tener
una temperatura de __ °C.
 En una cuba hidroneumática vertimos el agua previamente calentada y colocamos una
bomba la cual hizo fluir el agua caliente por medio de una manguera a la entrada del
tubo interior del refrigerante la cual a su salida se recolectaba en un vaso de precipitado
para medir su volumen y temperatura de salida.
 Dejamos correr los fluidos durante _ minutos medidos con ayuda de un cronometro.
 Con el volumen obtenido de cada fluido en la cantidad de tiempo determinada
obtuvimos la velocidad de los fluidos y realizamos cálculos.

4. Cálculos:
Datos:
Agua fría Agua ambiente
Tc1= 26 Th1= 60
Tc2= 30 Th2= 45.4
T= 180 s
dc= 0.005m dh= 0.009m
Ac: 1.96x10-5m2 Ah= 6.36x10-5m2
Vc=0.00072m3/180s= 4x10-6m3/s Vh=0.0014m3/180s=7.77x10-6m3/s
Vc=
4𝑥10−6 𝑚3
𝑠⁄
1.96𝑥10−5𝑚2=0.204 𝑚
𝑠⁄ vh=
7.77𝑥10−6 𝑚3
𝑠⁄
6.36𝑥10−5𝑚2 =0.122 𝑚
𝑠⁄
tcbulto=
𝑇𝑐1+𝑇𝑐2
2
= 28℃ thbulto=
𝑇ℎ1+𝑇ℎ2
2
=52.7℃
Kvidrio=1.2 𝑤
𝑚°𝑘⁄
Cp28= 4178
𝐽
𝑘𝑔°𝑘⁄ Cp52.7= 4183
𝐽
𝑘𝑔°𝑘⁄
µc= 0.798X10−3 𝑘𝑔
𝑚 𝑠⁄ µh= 0.504X10−3 𝑘𝑔
𝑚 𝑠⁄
Prc= 5.42 Prh= 3.25
P= 996
𝑘𝑔
𝑚3⁄ P= 985
𝑘𝑔
𝑚3⁄
Rec=
𝑑𝑐 𝑣𝑐 𝑝𝑐
𝜇
= 1,273.082 Reh=
𝑑ℎ 𝑣ℎ 𝑝ℎ
𝜇
= 2,145.89
L= 0.19m
Pec= (Pr)(Re)= 6,900.10 Peh= (Pr)(Re)= 6,974.14
Nuc= 1.61(
𝑃𝑒𝑐 𝑑𝑐
𝐿
)^1/3= 9.116 Nuh= 1.61(
𝑃𝑒ℎ 𝑑ℎ
𝐿
)^1/3= 11.12
hc=
𝑵𝒖 𝒌
𝒅
= 2,187.84 𝒘
𝒎 𝟐⁄ °𝒌 hh=
𝑵𝒖 𝒌
𝒅
= 1,482.66 𝒘
𝒎 𝟐⁄ °𝒌
Objetivo de la práctica:

5. Se debe calcular la tasa de transferencia de calor de un sistema que cuenta con aletas e
identificar la disipación de calor en esta.
Marco teórico:
Transferencia de calor:
Es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor
temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una
temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica,
también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera
que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico
Superficies Extendidas (Aletas):
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.
Procedimiento
 Calcula la densidad de las materias.
 compararla con una tabla de densidades de metales nos salió que era hierro
vaciado
 calcular su área y perímetro transversal.
 Calentar agua a 75 °C y vaciarla dentro del cubo de hierro.
 Esperar 5 min. y tomar la temperatura dentro y fuera de la pared.
 Empezar cálculos con los datos obtenidos
Material
Vaso de Precipitado de 2000 ml.
Plancha
Cubo de Hierro Vaciado con superficies extendidas
Vernier
Bascula
Termómetro Infrarrojo
K=48
tp=66
t=36
t1=24
A= 0.0035
l1=.001

6. Conclusión:
𝑞 =
𝑘𝐴(𝑡𝑝 − 𝑡)
𝑙1
𝑞1 =5040
𝑞 =
𝑘𝐴(𝑡𝑝 − 𝑡)
𝑙2
𝑞2 =2352
𝑞𝑥 =5040-2352=
Qx=2688
Fuentes de información: Con esta práctica comprobamos como las superficies extendidas
ayudan de manera significativa al enfriamiento de un cuerpo, incrementando el flujo de calor
entre un objeto y su entorno, generalmente el aire, por medio de convección natural, para un
objeto fijo y sin sopladores, y para convección forzada para motores como de las motocicletas,
y para fluidos en movimiento.
http://html.rincondelvago.com/conveccion.html
http://clubensayos.com/Ciencia/CONVECCI%C3%93N-NATURAL-Y-FORZADA/967163.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calor
http://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_pel%C3%ADcula
http://repositorio.bib.upct.es/dspace/bitstream/10317/180/4/Cap%C3%ADtulo%203.pdf