1. Práctica No. 12
Objetivo:Determinar el coeficiente de transferencia de calor por convección (h)
Marco teórico:
Transferencia de calor
Las leyes de la Termodinámica tratan de la transferencia de energía pero solo se refieren
a sistemas que están en equilibrio. Por ello, permiten determinar la cantidad de energía
requerida para cambiar un sistema de un estado de equilibrio a otro pero no sirven para
predecir la rapidez con que puedan producirse estos cambios. La transferencia de calor
complementa la primera y la segunda ley, proporcionando los métodos de análisis que
pueden utilizarse para predecir esta velocidad de transmisión. (Unet.edu.ve, s. f)
Según Diego Vasco C. en 2015, el mecanismo de transferencia de calor por convección
surge por el movimiento de un fluido sobre una superficie, ambos a una temperatura
diferente. Contrario a los mecanismos de conducción y radiación, no solo debe existir una
gradiente de temperatura sino el movimiento de un fluido, ya sea por convección natural o
por convección forzada. El mecanismo de la convección de calor fue originalmente
estudiado por el físico y matemático inglés Isaac Newton y representado matemáticamente
mediante la Ley de Enfriamiento de Newton, la cual relaciona el flujo de calor con el
gradiente de temperatura entre la superficie y el fluido mediante el coeficiente de
transferencia de calor por convección o coeficiente pelicular.
Así como en el transporte de calor, el transporte de masa puede ocurrir tanto por difusión
como por convección, esta última representa el transporte de masa que resulta del
movimiento global del fluido y la primera el transporte debido a gradientes de concentración.
De nuevo, como en transporte de calor, el transporte convectivo de masa consiste de dos
tipos: convección forzada, en la que el movimiento es generado por una fuerza externa, y
convección libre, un efecto de flotación en el cual el movimiento global se desarrolla
naturalmente costo consecuencia de cambios de densidad originados en las diferencias de
concentración del medio. (Betancourt Grajales R., 1991).
Figura No. 1 Flujos de calor
Fuente:http://www.ejemplos.co/10-
ejemplos-de-conduccion-conveccion-y-
radiacion/
2. Material y equipo:
Secadora (aire a temperatura
ambiente).
Campana de extracción
Reactivo:
Vernier
Cronómetro
Termómetro
Naftalina (Presentación en “Bolitas”)
Procedimiento:
1. Medir el diámetro de la bolita de naftalina.
2. Pesar en la balanza analítica la bolita de naftalina.
3. Una vez pesada colocarla en la campana de extracción.
4. Conectar la secadora y encenderla al tiempo que activamos el cronómetro y la
campana de extracción.
5. Esperar 20 min detener la secadora y el cronómetro, y pesar la bolita de naftalina.
6. Una vez que ya se hizo la medición del peso y el diámetro a una segunda bolita de
naftalina se colocan juntas en la campana de extracción y se repite el paso No. 4
7. Después de pasados los 40 minutos detener la secadora, cronómetro y campana
de extracción y medir en ambas bolitas el peso y diámetro.
8. Con los datos obtenidos, realizar los cálculos correspondientes.
Datos iniciales
Dbolita no.1 = 1.9cm Tambiente=28ºC
M1bolita no.1= 3.7887gr
Datos correspondientes a la naftalina
Bolita 1
M=3.7787gr
>> Después de 20 min
M=3.7663gr
3. >>Después de 60 min
M=3.7220gr
Bolita 2
M=3.7318gr
>> Después de 40 min
M=3.9631gr
Cálculos y resultados:
Bolita 1 a los 20 min
M (kg/s) = 1.8666x10-8
hcalor 20 min =17.17 (W/m2ºC)
Bolita 1 a los 60 min
M (kg/s) = 1.85x10-8
hcalor 60 min =17.02 (W/m2ºC)
Bolita 2 a los 40 min
4. M (kg/s) = 1.6125x10-8
hcalor 40 min =14.84 (W/m2ºC)
Observaciones:
1.- Se consideró que la convección es convección libre.
2.- Se decidió utilizar la analogía entre la transferencia de calor y la transferencia de masa
debido a que ofrecía mayor facilidad de cálculos que la ley de enfriamiento de Newton para
un gas ideal que no sea aire.
Conclusiones:
Con la realización de la práctica que aquí se presenta pudimos conseguir el objetivo de una
forma que difiere del camino más obvio para nosotros que era mediante el cálculo de la ley
de enfriamiento de Newton, así que se nos hizo interesante poder llegar al objetivo de una
forma un poco diferente que fue mediante el uso de la analogía entre la transferencia de
calor y la transferencia de masa de Chilton-Colburn y que realmente obtuvimos un valor
razonable en los resultados.
Referencias
(Unet.edu.ve, s. f) Recuperado de:
http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-165.htm
Betancourt Grajales R., (1991) FENOMENOS DE TRANSPORTE UN CURSO
INTRODUCTORIO. Recuperado de:
http://www.bdigital.unal.edu.co/6542/1/9589532349_Parte1.pdf
Diego Vasco C, (2015). TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN. Recuperado
de:
