Trasferencia de calor

Mediciones
Para las aletas infinitas:
• Sección Hexagonal:
Longitud(m)
0,005
0,032
0,0655
0,093
0,1192
0,144
0,1713
0,2032
0,2299
0,2546
0,2799
0,3045
0,3286
0,3536
0,3766
0,4015
0,4264
27,4264
55,8264
82,3264
106,2264
132,6264
160,2264
190,0264
218,9264
243,9264
272,2264
302,2264
332,2264
363,0264
394,4264
425,4264
452,6264
487,9264
510,9264
Temperatura °C
204
180,4
144,7
127,4
107,6
94,2
82
70,7
61,6
56,6
50,3
46,9
41,8
40,3
37,5
35,6
34,2
32,1
31
30
28,9
28,2
27,2
26,4
25,1
25,7
25,6
25,3
24,9
24,9
24,7
24,6
24,5
24,3
24,2
1
538,5264
23,7
• Sección circular:
• Sección cuadrada:
Longitud (m)
Temperatura °C
0,0217
143
0,0342
130
0,0492
115
0,0652
104
0,0822
83
0,0904
75
0,1004
63
0,1124
57,6
0,1266
49
0,1426
43,7
0,1608
2
39,1
0,1805
37,3
0,2025
33,8
0,2265
32
0,2523
30,3
0,2801
29
0,3101
27,1
0,3421
26,8
0,3761
26,5
0,4121
26,1
0,4421
25,6
Longitud (m)
0,025
0,047
0,071
0,092
0,119
0,15
0,183
Temperatura °C
207
161,4
113,5
104,2
87,3
73,7
50,1
3
0,217
0,251
0,285
0,32
0,362
0,403
0,439
0,475
0,507
0,531
0,56
0,59
41,7
38,1
34,6
32,9
31,1
29,8
29,1
28,4
28,1
27,8
27,6
27,2
Para las aletas finitas:
• De sección constante (circular):
Longitud (m)
0
0,01
0,0372
0,0644
Temperatura °C
45,8
44,3
42,5
42,2
• De sección variable :
Longitud m Temperatura °C
0
41,8
0,01
40,8
0,0397
40,2
0,0694
39,2
CONCLUSIONES
• Es evidente que el aumento del área superficial de un cuerpo permite un mayor intercambio de calor
entre este y el entorno, sin embargo es conveniente realizar los análisis previos a ejecutar un montaje,
para determinar la longitud efectiva con la que nos dispondremos a aumentar el área superficial de
dicho cuerpo y evitar desperdiciar material. Además podemos notar que si el área a través de la cual
se va a transmitir el calor, va variando a medida que aumenta la distancia desde base, la temperatura
de la aleta tiende a ser mas uniforme incrementándose así su eficiencia.
• Las aletas con sección variable son más eficientes, ya que el flux trata de mantenerse constante lo que
mantiene la temperatura de la aleta casi constante y la hace asemejarse a una aleta ideal.
• En las aletas finitas, es de importancia el aislar o no la punta pues si el área de esta, es representativa
respecto al área longitudinal del cuerpo de la aleta, la eficiencia se va a ver afectada.
RECOMENDACIONES
Nos parece conveniente que en el caso de las aletas infinitas, todas debieron haber estado sometidas a
igualdad de condiciones (potencia suministrada, temperatura del horno), para así con los datos obtenidos
poder determinar con claridad cual de las tres geometrías es la que disipa el calor de una manera más efectiva.
4
De igual manera esta recomendación también aplica para las aletas finitas.
La velocidad del aire que circula a través del ducto debería estar determinada de una manera más exacta, no
simplemente haciendo un acto de fe en que el equipo nos dice la verdad.
RESULTADOS Y PREGUNTAS
1.
2.
3. Como era de esperarse el arreglo con las aletas de sección variable es el más eficiente de todos. Esto se
puede apreciar tanto numéricamente, como experimentalmente, con los datos arrojados por las mediciones
realizadas en la temperatura del aire a la entrada y a la salida de los diferentes arreglos. Sobra decir entonces
que a la hora de seleccionar un arreglo de aletas en el que queramos optimizar material y espacio debemos
utilizar aletas de sección variable.
4. Es apreciable la diferencia en las curvas cuando suponemos que la punta esta o no aislada, es de cuidado
entonces el realizar una suposición apresurada de este tipo pues puede ocasionar graves discrepancias en los
resultados deseados.
5. Como se dijo previamente el arreglo de aletas de sección variable demostró ser el más óptimo y será en
consecuencia el de nuestra elección.
6.
ANALISIS DE ERROR
Los errores que mas fácil se pueden propagar son los de medidas de longitud, que en este caso se pueden
evidenciar talvez en las curvas resultantes (T(x)), pues a la hora de hacer las regresiones no se pudieron tomar
todos los intervalos medidos. Esto para permitir que la curva se ajustara con mayor precisión.
La velocidad del aire en el ducto es incierta, pues el equipo indica una, pero supuestamente esa es solo
representativa, lo que puede ocasionar graves errores.
La aleta de sección variable sobrellevaba la ejecución de ciertos cálculos, los cuales por ser un tanto
engorrosos los omitimos, pero realizamos unas suposiciones adecuadas para no hacer más grande el margen
de error. Entre estas suposiciones tenemos la de que la temperatura de la aleta se encontraba a una temperatura
promedio, para poder calcular el coeficiente convectivo más fácilmente. Además en los libros no toman las
áreas laterales de las aletas, en este caso tomamos las áreas laterales de dicha aleta de sección variable puesto
que esta no es infinita.
Para calcular los m en la distribución ideal de las aletas, tuvimos que tomar la longitud total de la aleta,
sabiendo que el coeficiente convectivo hallado se había encontrado teniendo en cuenta solo una porción de
esta, esto en cierta medida nos va a ocasionar error en los resultados obtenidos.
ANALISIS DE RESULTADOS
Pudimos apreciar que las aletas de sección variable tienen una eficiencia muy alta caso contrario con las aletas
infinitas que demostraron ser muy poco eficientes. Lamentablemente como no se recopilaron los datos para la
temperatura a la entrada y a la salida del aire para el arreglo de aletas cilíndricas, queda imposible el
determinar cual de los dos arreglos es mas efectivo experimentalmente (sección variable o constante), pero
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sabemos, según la experiencia que el arreglo con las aletas finitas de sección constante es mas efectivo. Una
aleta no necesita una longitud muy grande para comenzar a comportarse como infinita.
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