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1. PRÁCTICA 12. COEFICIENTE DE CONVECCIÓN TÉRMICA
I. OBJETIVO
Obtener experimentalmente el coeficiente de Transferencia de calor por
convección
Objetivos específicos.
Utilizando la el calor transferido por conducción obtener el coeficiente de
transferencia de calor del aire en aluminio.
II. MARCO TEÓRICO
La energía calorífica se transmite por el movimiento físico de moléculas “calientes”
de las zonas de alta temperatura a las zonas de baja temperatura y viceversa,
equilibrándose las temperaturas.
La transferencia de calor por convección puede ser forzada cuando está ayudada
por el movimiento de las superficies en contacto con el fluido o libre (llamada
también natural) cuando se produce únicamente en virtud de una diferencia de
densidades causada por una diferencia de temperaturas. También puede venir
acompañada de un cambio de fase, como ocurre durante la condensación o la
ebullición, con unos intercambios de calor muy intensos.
Cuando en un fluido que se encuentra en un campo gravitatorio hay regiones de
distinta densidad, siendo las zonas más densas por más frías las que se
encuentran en la parte superior, éstas se mueven hacia las zonas de menor
densidad que se encuentran en la parte inferior (más caliente) desplazando el
fluido que allí se encuentra. Por ejemplo, en un radiador,† el aire frío, al ser más
denso que el aire caliente va hacia las zonas más bajas, desplazando al aire
caliente, que asciende hacia las zonas más altas. Las partículas más calientes van
hacia las zonas más frías y viceversa. Se establece así una circulación de materia
(aire) que tiende a igualar la temperatura del conjunto del gas en un proceso al
que se denomina convección, aunque esto corresponde sólo a un caso concreto
de convección.
En un sentido más general, denominaremos convección a todo proceso de
transferencia de calor entre dos zonas a distinta temperatura como consecuencia
del movimiento de materia caliente hacia las zonas frías y de materia fría hacia las
zonas calientes. Obviamente la convección aparecerá únicamente en fluidos, que
es donde puede producirse este movimiento de materia.
Consideremos una superficie sólida que se encuentra a una temperatura T , en
contacto con un fluido a una temperatura Tf . En estas condiciones se produce

2. convección, caracterizada por un flujo térmico transmitido dado por una relación
empírica conocida como, Ley de enfriamiento de newton
Φ = h(T − Tf )S
h (W/m 2K) es el coeficiente de transferencia de calor por convección. Este
coeficiente depende de las condiciones en la capa límite, en las que influyen la
geometría de la superficie, la naturaleza del movimiento del fluido y una variedad
de las propiedades termodinámicas del fluido y de transporte. Al final, el estudio de
la convección se reduce a ver cómo podemos determinar h.
III. MATERIAL
- Plancha de calentamiento.
- Termómetro infrarrojo.
- Pinzas.
- Guantes.
- Barra de aluminio con aislamiento de algodón y papel aluminio.
IV. PROCEDIMIENTO
1. Encender la plancha de calentamiento y esperar hasta que la temperatura
permanezca constante.
2. Colocar la barra de aluminio de manera perpendicular a la plancha.
3. Medir la temperatura de la barra de manera constante hasta que llegue a un
estado de equilibrio (que no varíe demasiado), así como medir el tiempo en
que llega a este estado.
4. Registrar las temperaturas de la parte superior de la barra y de la parte
inferior (la que está en contacto con la plancha).
5. Obtener el flujo de calor por medio de la Ley de Fourier y sustituirlo en la
Ley de enfriamiento de Newton para así, poder despejar el coeficiente de
convección térmica.
V. CÁLCULOS
𝑄 = −𝑘
( 𝑇2 − 𝑇1)
∆𝑥
𝑄 = ℎ(𝑇𝑠 − 𝑇∞)

3. 𝑄 =
𝑞
𝐴
−𝑘
( 𝑇2 − 𝑇1)
∆𝑥
= ℎ( 𝑇𝑠 − 𝑇∞) 𝐻 =
𝑞
𝐴
Calculo de
H
H 29.12
Tambiente 25
Tsuperficie 230
q 5969.6
Calculo de Flujo de Calor por conducción
Constante Teórica del Aluminio
K= 205 (w/mK)
q 5969.6 w
Q 2391666.667 w/m2
K 205 w/mk
T1 300 C
T2 230 C
X 0.006 m
VI. ANÁLISIS
La obtención del flujo de calor en la barra de aluminio colocado sobre la plancha
fijada en el centro de esta producía un flujo mayor donde se concentró el calor, se
colocó esta barra en las esquinas para conocer si los flujos eran constantes en
todos los puntos de la plancha con la ayuda del termómetro infrarrojo se medía la
temperatura cuando era colocado en cada punto fijo de la plancha, sin embargo el
calor de la parte exterior de la plancha cambiaba considerablemente a
comparación del centro donde había mayor concentración de calor, los factores
que influyeron también son la temperatura de los alrededores por la convección
libre y la temperatura de la superficie de la plancha y además las zonas que
presentaban deformación de la barra de aluminio disipaba el calor , esto se
comprobó con la medición de la temperatura de esas zonas de deformación de la
barra y con las temperaturas obtenidas durante el experimento.
VII. OBSERVACIONES
Al iniciar la practica la temperatura se mantenía constante, pero se empezaron a
presentar problemas cuando encendieron la refrigeración, esto causo que la
Lamina de Aluminio
Área 0.000108 m2
Ancho 0.018 m
Largo 0.076 m
Grosor 0.006 m

4. temperatura fuera variando, por lo cual tuvimos que colocar un objeto que
obstruyera la el paso directo del aire frio hacia la plancha.
Otro percance fue el hecho de que solo hay un termómetro infrarrojo y los tres
equipos lo necesitábamos, teníamos que parar por un momento en lo que los
demás lo utilizaron.
VIII. FUENTES DE INFORMACIÓN
Recuperado el 4 de Mayo del 2015 de:
http://help.solidworks.com/2011/spanish/SolidWorks/cworks/LegacyHelp/Simulatio
n/AnalysisBackground/ThermalAnalysis/Convection_Topics/Convection_Heat_Coe
fficient.htm
- http://oa.upm.es/6935/1/amd-apuntes-transmision-calor.pdf