PRCTICA: COEFICIENTE DE PRDIDAS DE CALOR DE UNA CAJA, PORCONDUCCIN, CONVECCIN Y RADIACIN, CON CUBIERTA Y SINCUBIERTAI. OBJETIVOS: Determinacin experimental del coeficiente global de prdidas de calor deuna caja, sin cubierta. Determinacin experimental del coeficiente global de prdidas de calor deuna caja, con cubierta.II. FUNDAMENTO TERICO: La recopilacin breve de esta informacin dar una idea, de que tanto calorse puede perder en un colector, sirviendo como ejemplo a una caja.El colector solar es una especie de intercambiador trmico que transformaradiacinsolar enenerga trmica utiliable. !sta es la aplicacinmsinmediata de la energa solar.El valor de qperdidose puede poner en funcin del coeficiente global detransmisindecalor delas prdidas decalor del colectorUL. "i seconoce UL# la temperatura de la placa Tpel valor de qperdido sepuede obtener, siendo Tala temperatura ambiente, en la forma$qperdido=UL A(TpTa)%ara poder obtener el coeficiente global de prdidas de calor, es necesariosaber u obtener los coeficiente conductivo, convectivo # radiativo, #a queUL esta dado por la siguiente ecuacin$UL=Uf +Up(1)

Donde$UL=Coeficiente total de prdidadecalorUf =Coeficiente de prdidadecalor frontalUp=Coeificiente de prdidadecalor posteriorUf =11hc+hr(2)Upost= 1lk(3)hc: Coeficiente convectivok : Coeficiente conductivohr=coeficienteradiativo%ara poder obtener dic&os coeficientes, se presenta las ecuacionessiguientes$CON CUBIERTA:'En este caso k , es el coeficiente del material.'%ara el coeficiente convectivo$hc=C(TpTa)14(4)C=1.77Wm2C54'%ara el coeficiente radiativo$hr= (Tp2+Ta2)(Tp+Ta)(5)SIN CUBIERTA:'Es el mismo coeficiente k, del material'%ara el coeficiente convectivo$hc=C'F( T ) Tmd( 13m) ( 6)DondeC'! m, dependendel n"merode#rashof , ! estadado por la si$uiente ecuaci%n:#r= $&( T ) d3v2(7)'%ara el coeficiente radiativo$hr=(Tp2+Ta2)(Tp+Ta)( 12 + 111)( 8)III. MATERIALES: (na caja, de dimensiones )*x+*cm. (na lmina de fierro oxidado. (na planc&a de vidrio. %irmetroIV. PROCEDIMIENTO: El primer paso que se &io para empear la prctica era aislar bien la cajaparaqueno &a#a fugas de calor,a la&ora de tomar nuestras medidas detemperaturas. Figura 1-La caja ya aislada, para laprctica Luego colocamos los sensores detemperatura, para poder tomar las medidas dedic&as temperaturas, tantoparalaplaca,parte posterior # la del ambiente.Figura 2-Iniciando la prctica, sin la cubierta de lacaja ,inalmente, se toma varias medidas de lastemperaturas, &asta el punto donde observemos que dic&as temperaturas, semantengan o promedien en el tiempo, dic&o procedimiento se tom tambinpara la caja con cubiertaFigura 3-Radiando la caja, para la toma de medidas de temperaturaV. DATOS Y RESULTADOS:-eniendo las siguientes consideraciones para prctica.'Enunasoladimensin, enestadoestacionario, noexistesumideros, ni fuentesinternas, condiciones de laboratorio # las propiedades de los materiales no dependende la temperatura.Para la caja !" c#$!%r&a:'-abla de datos de las temperaturas.Tiempot min!TemperaturaambienteTa(C)Temperatura deplacaTp(C)Temperatura,posteriorTpost( C)1 2"#2$ 2"#3% 2"#%32 2"#3& 2'#(& 2$#1)3 2"#%" 2 2$#1&% 2"#%" 3(#%) 2$#22" 2"#%" 31#)1 2$#31$ 2"#%" 32#&% 2$#%$' 2"#3$ 33#&% 2$#"2) 2"#3 3%#'$ 2$#'2& 2"#2$ 3"#%) 2$#)1( 2"#2% 3$#(" 2$#&11 2"#2% 3$#"' 2$#&)12 2"#2& 3'#(% 2'#1313 2"#31 3'#"2 2'#321% 2"#3 3'#&' 2'#3)1" 2"#2& 3)#3% 2'#%"1$ 2"#3 3)#$2 2'#"21' 2"#31 3)#&) 2'#$"1) 2"#2& 3$ 2'#')1& 2"#3 3" 2'#'&2( 2"#3$ 3"1 2'#)%21 2"#3" 3'2 2'#&%22 2"#33 3&1 2'#&)23 2"#3 %(#(' 2)#1%2% 2"#2) %(#21 2)#1$2" 2"#2% %(#32 2)#()2$ 2"#22 %(#%' 2)#('2' 2"#22 %(#"2 2)#('2) 2"#2$ %(#$3 2)#1%2& 2"#3 %(#'3 2)#1)3( 2"#32 %(#') 2)#2)31 2"#31 %(#)" 2)#2$32 2"#2) %(#&1 2)#3"Tpromedio2"#2' %(#"" 2)#1'(ra)!ca N*+:0 2 4 6 8 1012141618202224262830323424262830323436384042Temperatura Vs TiempoTiempo (min)Temperatura (C)(tiliando la ecuacin .+/, tenemos$'0oeficiente de prdida de calor por la parte posterior,lespesor delamadera=0.008mUf = 1lk=10.0080.012Uf =1.5W/ m2 C'0oeficiente de prdida de calor frontal, usando la ecuacin .)/, .1/ # .2/$hc=C ( TpTa)14hc=1.77( 40.5525.27)14hc=3.499W / m2C3 para radiativohr= ( Tp2+Ta2) ( Tp+Ta)Donde Tp, Taestanen ' ! =0.28hr=0.28 (5.67 (108(( ( 313.55)2+( 298.27)2) ( 313.55+298.27)hr=1.819W/ m2 CUf =11hc+hr=113.499+1.819=5.318W/ m2 C%or lo tanto, el coeficiente global de prdida de calor sin cubierta es$UL=Uf +Up=5.318+1.5=6.818W / m2CPara la caja c," c#$!%r&a:'-abla de datos de las temperaturas.Tiempot min!TemperaturaambienteTa(C)Temperatura deplacaTp(C)Temperatura,posteriorTpost( C)Temperatura del*idrioTcu)(C)1 22#3) 2%#"2 2%#3 23#%"2 22#" 2"#%$ 2%#% 23#&)3 22#"" 2$#'1 2%#" 2%#$3% 22#$ 2'#)& 2%#' 2"#2%"" 22#$ 2)#&" 2%#& 2"#''"$ 22#$' 2)& 2"#1 2$#2)' 22#'1 3(#'3 2"#3 2$#'2) 22#'% 31#"3 2"#$ 2'#13"& 22#'' 32#23 2"#& 2'#"1( 22#') 32#&2 2$#1 2'#)"11 22#) 33#"$ 2$#% 2)#1)12 22#&3 3%#1) 2$#$ 2)#"""13 23#(2 3%#') 2$#) 2)#&1% 23#($ 3"#31 2'#1 2)"1" 22#&) 3"#)3 2'#3 2%("1$ 22#)) 3$#3 2'#" 2"&1' 22#) 3$#'$ 2'#$ 2')1) 22#'3 3'#2 2'#' 2&$"1& 22#'" 3'#"& 2'#& 3(#1'2( 22#'1 3'#&' 2)#% 3(#3%21 22#'2 3)#31 2)#' 3(#"1"22 22#'$ 3)#$2 2)#) 3(#$&23 22#') 3)#&1 2)#) 3(#)%"2% 22#)1 3) 2& 3(#&&"2" 22#'& 3%" 2& 31#122$ 22#') 3$) 2 31#232' 22#'& 3)& 2 31#3%2) 22#'& %(#11 2' 31#%"2& 22#'& %(#32 3(#1 31#"""3( 22#'% %(#" 3(#% 31#$231 22#'1 %(#$$ 3(#3 31#$)"32 22#$3 %(#') 3(#3 31#'("33 22#$ %(#)) 3(#% 31#'%3% 22#"% %(#&$ 3(#" 31#'"3" 22#"% %1#(1 3(#% 31#''"3$ 22#"3 %1#($ 3(#3 31#'&"3' 22#"2 %1#11 3(#% 31#)1"3) 22#"$ %1#1$ 3(#% 31#)$3& 22#"' %1#2 3(#% 31#))"%( 22#"& %1#2$ 3(#" 31#&2"%1 22#"& %1#3' 3(#1 31#&)%2 22#$2 %1#%& 3(#2 32#(""%3 22#$% %1#"& 3(#3 32#11"%% 22#'1 %1#$& 3(#" 32#2Tpromedio22#"& %1#2& 3(#3" 31#&%(r-)!ca N*.0 2 4 6 810121416 182022 24262830 323436 384042 444620242832364044Temperatura Vs TiempoTiempo (min)Temperatura (C)(tiliando la ecuacin .+/, tenemos$'0oeficiente de prdida de calor por la parte posterior,lespesor delamadera=0.008mUf = 1lk=10.0080.012Uf =1.5W/ m2 C'0oeficiente de prdida de calor frontal, usando la ecuacin .4/, .5/, .6/ # .2/$0oeficiente 0onvectivo$'"abemos que dic&o coeficiente depende del n7mero de 8ras&of.Donde$$=9.81m/ s2&=1/ Tad=0.04 5v=1.533( 105#r= $&( T ) d3v2#r=9.81 ((1304.94)( 41.2931.94) 0.0453( 1.533( 105)2=116632.46%or lo tanto los valores de C'=0.82 ! m=0.327'9dems$F( T )=1( 0.0018) ( T10)Donde$T=41.29+31.942=36.62F( T )=1( 0.0018) ( 36.6210)=0.952:emplaando, en los datos en la ecuacin$hc=C'F( T ) Tmd( 13m)hc=0.82( 0.952((41.2931.94)0.3274.5( 13( 0.327)hc=1. 576W/ m2 C3 para 0oeficiente radiativo$hr=(Tp2+Tc2)(Tp+Tcu))( 12 + 111)'Donde Tp ! Tcu)estanentemperaturas a)solutas , ! dondelas emisividadestantoparala cu)ierta ! placa sonrespectivamente 2=0.28 ! 1=0.92hr=5.67 ( 108( 314.292+304.942) ( 314.29+304.94)( 12+ 11 1)hr=1.840W/ m2 CUf =11hc+hr=111.576+1.840=3.416W/ m2 C%or lo tanto, el coeficiente global de prdida de calor con cubierta es$UL=Uf +Up=3.416+1.5=4.916W/ m2 CVI. CONCLUSIONES: "e logr determinar el coeficiente global de prdida de calor de la caja sincubierta # con cubierta respectivamenteUL=6.818 ! UL=4.9164.916W /m2C. %odemos observar que dic&os valores estn en el rango permisible que es de4 !9W / m2C, # lo cual es aceptable, para esta prctica.VII. RECOMENDACIONES: (na de las recomendaciones para evitar que dic&as prdidas sean tangrandes sera, aislar la caja de tal forma que no &a#a ninguna fuga en lo msmnimo que sea, # en tanto la cubierta darle un espesor recomendable, #aque este es inversamente proporcional a las prdidas que pueda ver en lacaja.VIII. REFERENCIA BIBLIO(RFICA: ";L9: E9L ' D(,,?E @E0A>9< >dulo del docente &ttp$BBCCC.testo.com.arBmediaBlocalDmediaB8uaDpracticaDtermografiaDE".pdf