Este documento presenta los resultados de un experimento para medir la disipación de calor y la eficiencia de una aleta. Se midieron las dimensiones de la aleta, se calentó agua y se midieron las temperaturas inicial y final. Usando fórmulas teóricas, se calculó el calor disipado por la aleta y sin la aleta, y la eficiencia fue del 69.49%. Hubo problemas con las mediciones de temperatura y condiciones ambientales que afectaron la precisión de los resultados.

1. INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI
INGENIERIA QUIMICA
LABORATORIO INTEGRAL I
UNIDAD IV
REPORTE PRACTICA #15
EFICIENCIA Y CALOR EN ALETAS
Integrantes:
Aranda Ramírez Eva L.
Cruz Rivera Laura A.
Ceceña Rodríguez Karla A.
Arredondo Juárez Edith A.
Rojas García Tania Y.
Rolón Correa Beyda
Profesor:
Rivera Pazos Norman Edilberto
MEXICALI 1 DE JUNIO 2018

2. Índice
1. Objetivo
2. Marco teórico
3. Material y Equipo
4. Procedimiento
5. Resultados y estimaciones
6. Incidencias
7. Evidencia
8. Conclusiones
9. Bibliografía

3. Objetivo
Medir experimentalmente la disipación de calor de una aleta y su eficiencia.
Marco Teórico
Superficies de transferencia de calor:
El diseño y construcción de equipos de transferencia de calor se utilizan formas simples como cilindros, placas
planas y barras, las cuales son utilizadas para promover el flujo de calor entre una fuente y el medio, por medio
de la absorción o disipación de calor, estas superficies son conocidas como superficies primarias o principales.
Cuando a una superficie primaria se le agregan superficies adicionales, estas son conocidas como superficies
extendidas o aletas. Las aletas son sólidos que transfieren calor por conducción a lo largo de su geometría y por
convección a través de su entorno, son sistemas con conducción-convección.
Tipos de Aletas:
Las formas que adoptan las aletas son muy variadas, y depende en gran medida de la morfología del solido al
que son adicionales y de la aplicación concreta.
•La aleta se denomina ¨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.
a), b), c) y d) Aletas Longitudinales
e) y f) Aletas Radiales
g), h) y i) Aletas de Espina
Material con que se construyen:

4. Las aletas están hechas de materiales intensamente conductores como el cobre, el aluminio, etc. Estos mejoran
la transferencia de calor desde una superficie al exponer un área más grande a la convección y radiación; son de
uso común para mejorar la transferencia de calor y a menudo incrementan la velocidad de esas transferencias
desde una superficie con varios dobleces.
Uso y aplicaciones:
Las aletas se utilizan en todos los enfriadores de aire, refrigeradores en seco, evaporadores y condensadores
para transferir energía desde un medio líquido o refrigerante principal al aire. Las aletas aumentan la
transferencia de calor de los enfriadores de aire y constan de placas de metal delgadas, con un espesor de 0.12-
0.5mm, que se encuentran fijadas a un enfriador de aire, refrigerador en seco, evaporador o condensador.
Normalmente, las aletas están hechas de aluminio, material que tiene una buena conductividad térmica.
La transferencia de calor entre el metal y el aire resulta menos eficaz que desde el líquido al metal, por lo que se
utilizan las aletas para aumentar la superficie global y compensar así el menor rendimiento metal-aire.
Material y Equipo
Cantidad Nombre Observaciones
1 Tubo Con aletas circulares
1 Cinta métrica
1 Termómetro
1 Cronómetro
1 Vaso de precipitado 1L
1 Termómetro infrarrojo
Procedimiento
1. Limpiar los materiales a utilizar.
2. Con un vernier tomar la medida del diámetro interno y externo de las aletas, así como el espesor.
3. Medir el largo de la aleta con una cinta métrica.
4. Calentar el agua hasta que se obtenga una temperatura determinada.
5. Colocar el agua en el tubo.
6. Con el termómetro medir la temperatura inicial y final del agua.
7. Tomar temperatura del tubo y aletas con termómetro de infrarrojo a un tiempo determinado.
8. Tomar con el termómetro la temperatura del ambiente en el tiempo determinado en el paso 7.

5. Resultados y Estimaciones
Para calcular el calor con aleta:
Datos: Formulas:
𝑘 = 80.2 𝑤
𝑚℃⁄ 𝑞 = 2𝜋𝑅1√2𝜋𝑘𝑡(𝑇𝑜 − 𝑇∞) [
𝐼1(𝑚𝑅2) 𝐾1(𝑚𝑅1)−𝐼1(𝑚𝑅1)𝐾1(𝑚𝑅2)
𝐼0(𝑚𝑅1)𝐾1(𝑚𝑅2)+𝐼1(𝑚𝑅2)𝐾0(𝑚𝑅1)
]
ℎ = 5 𝑤
𝑚2℃⁄
𝑡 = 2𝑚𝑚 → 0.002𝑚 𝑚 = √
2ℎ
𝑘𝑡
𝑅1 = 5.6𝑐𝑚
𝑅2 = 3.5𝑐𝑚
𝑇0 = 60℃
𝑇∞ = 27℃
Cálculos:
m = √
2h
kt
= √
2(5 w
m2℃⁄ )
(80.2 w
m℃⁄ )(0.002m)
= 7.8958
mR1 = (7.89)(0.056) = 0.44
𝑚𝑅2 = (7.89)(0.035) = 0.27
A partir de la Tabla 2.1 ¨Valores selectos de funciones de Bessel¨ del libro ¨Transferencia de calor¨ 2da edición
del autor José Ángel Manrique Valadez.
→ 𝐼1 𝑚𝑅2 = 0.136725
→ 𝐾1(𝑚𝑅2) = 2.266290 ( 𝜋
2⁄ ) = 3.5598
→ 𝐼1(𝑚𝑅1) = 0.1899
→ 𝐾1(𝑚𝑅1) = 0.8294( 𝜋
2⁄ ) = 1.3028
→ 𝐼0(𝑚𝑅1) = 1.0507
→ 𝐾0(𝑚𝑅1) = 0.6666( 𝜋
2⁄ ) = 1.047

6. 𝑞 = 2𝜋𝑅1√2𝜋𝑘𝑡(𝑇𝑜 − 𝑇∞) [
𝐼1(𝑚𝑅2) 𝐾1(𝑚𝑅1)−𝐼1(𝑚𝑅1)𝐾1(𝑚𝑅2)
𝐼0(𝑚𝑅1)𝐾1(𝑚𝑅2)+𝐼1(𝑚𝑅2)𝐾0(𝑚𝑅1)
]
𝑞 = 2𝜋(0.056𝑚)√2𝜋(80.2 𝑤
𝑚℃⁄ )(0.002𝑚)(60℃ − 27℃) [
(0.136725)(1.3028) − (0.1899)(3.5598)
(1.0507)(3.5598) + (0.136725)(1.047)
]
𝑞 = 3.2163 𝑤
𝑚⁄
Para calcular el calor sin aleta:
𝑞 = 𝐴ℎ(𝑇𝑜 − 𝑇∞)
Siendo 𝐴 = 𝜋𝐷𝐿
𝑞 = (0.033𝑚) (5 𝑤
𝑚2℃⁄ ) (60℃ − 27℃)
𝑞 = 5.445 𝑤
𝑚⁄
Para la eficiencia:
Dónde:
𝜂 =
tanh 𝑚 𝐿
𝑚 𝐿
𝑚2
=
2ℎ
𝑘𝑡
𝜂 =
tanh(7.89)(0.152𝑚)
(7.89)(0.152𝑚)
𝑚2
=
(2)(5 𝑤
𝑚2℃⁄ )
(80.2 𝑤
𝑚℃⁄ )(0.002𝑚)
𝜂 = 0.6949 𝑚2
= 62.34 𝑚 = 7.89
𝜂 = 69.49
Incidencias:
Creemos que hubo problemas con las temperaturas, ya que, en prácticas anteriores, como en esta, el termómetro
infrarrojo daba temperaturas más bajas en las partes donde los cuerpos estaban más cerca a la fuente calor, y nos
daba temperaturas más altas en los lugares que se encontraban más retirados de la fuente de calor. También fue
necesario el cambiarnos de mesa, ya que el aire que provenía de la refrigeración enfriaba nuestro material.

7. Evidencias
Conclusión
Creemos que nuestros resultados son aproximados, ya que hubo incidencias en la práctica, también nos dimos
cuenta de que es importante tomar la medida de las temperaturas correctamente ya que comienzan a cambiar en
muy poco tiempo, y eso también puede afectar los resultados de la práctica.
Bibliografía
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leia/maru_j_ms/capitulo1.pdf
https://es.slideshare.net/DavidPerdigon/aletas-extendidas