DESARROLLO DE UN BANCO DE LABORATORIO PARA EL ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA CONVECCIÓN NATURAL EN CILINDROS VERTICALES Y HORIZONTALES

Abstract

Dentro del presente proyecto se desarrolló un banco experimental para el estudio de la transferencia de calor por convección natural en cilindros, comparando su comportamiento en orientación vertical y horizontal. El diseño incluyó un sistema de calentamiento con resistencia eléctrica, sensores de temperatura y un control PID implementado en Arduino, lo que permitió obtener datos confiables y cercanos a los valores teóricos. A partir de las pruebas realizadas se analizaron dos etapas fundamentales: el estado transitorio, correspondiente al proceso de calentamiento inicial, y el estado estacionario, cuando el sistema alcanza el equilibrio térmico. En ambos casos se evaluó el tiempo de respuesta, la potencia generada y la temperatura superficial del cilindro, para finalmente determinar el coeficiente de convección h mediante correlaciones de Nusselt. Los resultados muestran que, aunque la diferencia es mínima, la orientación horizontal presenta un valor ligeramente mayor de transferencia de calor en comparación con la vertical, validando así la pertinencia del diseño experimental y proporcionando una herramienta útil para el análisis y la enseñanza de este fenómeno.