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Universidad Técnica Federico Santa María
Departamento de Industrias

ILN222 – Gestión Energética II

Informe de Laboratorio
"Transmisión de Calor por Convección"

Grupo 7:
Bruce Robles
Patricio Reyes
Álvaro Mancilla
Felipe Méndez
Profesor:
Pilar Garate
Ayudante:
Gonzalo Severino

18/Mayo/2013

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1. Introducción
Este informe tiene que ver con la transmisión de calor porconvección. Como sabemos la
convección es el modo de transferencia de calor entre una superficie sólida y el líquido o gas
adyacentes que están en movimiento, y comprende los efectos combinados de la conducción y
del movimiento del fluido. 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, latransferencia 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.
La convección recibe el nombre de convección forzada si el fluido es forzado a fluir sobre lasuperficie 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
A pesar de la complejidad de la convección, la rapidez de la transferencia de calor porconvección es proporcional a la diferencia de temperatura y se expresa como
Q=hAs(TS – T∞)
En donde h es el coeficiente de transferencia de calor por convección, 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 T∞ es la temperatura del fluido suficientemente alejado de esta
superficie (la superficie latemperatura 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 lavelocidad masiva del mismo.
En esta experiencia se trabajó con aire a temperatura ambiente y debemos determinar
el coeficiente de transferencia de calor por convección que se genera con las condiciones del
experimento. Una forma de determinarlo es igualando el flujo de calor intercambiado con el
flujo de calor aportado por la placa, que es lo que realizaremos en este informe con los datos
recogidosen la experiencia.

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2. Objetivos
a. Analizar los dos tipos de convección (convección natural y forzada), en que uno,
el flujo se genera por diferencias en la densidad del aire (ya que el aire caliente es
más liviano que el aire frío), y otro uno cuando el flujo es controlado mediante un
ventilador.
b. Evaluar h considerando que el flujo de calor aportado por la placa versus el flujode calor intercambiado.
c. Determinar la eficiencia de calentamiento.
d. Mostrar gráficamente la evolución de h en función de Re de todas las geometrías
analizadas en el experimento.
e. Mostrar gráficamente la evolución del rendimiento (eficiencia de calentamiento)
en función del Re y comparar las pérdidas monetarias involucradas si ambas
geometrías operan en su punto de máximo rendimiento.f. Comparar las geometrías analizadas en términos del coeficiente de convección
natural.
g. Determinar la geometría más apropiada a emplear en los siguientes casos:
i. Un estanque rectangular de combustible ubicado en una zona de frío
extremo, que debe aislarse térmicamente para prevenir el congelamiento
del fluido.
ii. Un intercambiador de calor donde se precalienta aire mediante una...