UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

FRANCISCO DE MIRANDA

AREA DE TECNOLOGA

DEPARTAMENTO DE ENERGTICA

UNIDAD C URRICULAR: TRANSFERENCIA DE CALOR

Bachiller:

Hidalgo Jorge C.I: 19.927.412

Punto Fijo octubre 2015

Introduccin

Hablar de superficie extendida, se hace referencia a un slido que experimenta

transferencia de energa por conduccin dentro de sus lmites, as como transferencia de

energa por conveccin e (y/o radiacin) entre sus lmites y los alrededores, las aletas se

usan para aumentar la transferencia de calor entre un objeto y sus alrededores, es muy

frecuente en ingeniera debido al alto porcentaje de la transferencia de calor y al poco costo

de su produccin , su uso industrialmente hablando es amplio.

Las superficies extendidas se aplican para mantener una temperatura constante o disminuir

la temperatura en una superficie a travs de conveccin o conduccin se aplican para que

esta transferencia de calor se haga con mayor eficiencia.

Existen casos como cuando se usa una sola aleta o un arreglo de ellas el cual contiene N

cantidad de aletas todo depende de la cantidad de calor que se vaya a disipar para

determinar la cantidad a colocar de estas.

Superficies extendidas aletas

Las aletas de enfriamiento son las que aumentan la transferencia de calor.

A la vista de la Ley de Newton del Enfriamiento:

Q-punto conv = As * h * (Ts - Tf)

Que modela la velocidad de transferencia de calor por

conveccin entre una superficie y el fluido que la rodea, y

teniendo en cuenta que en la mayora de los casos tanto

Ts (temperatura de la superficie) como Tf (temperatura

del fluido) son condiciones de diseo prefijadas, las

posibilidades para incrementar la velocidad de

transferencia de calor desde una superficie al fluido que la

rodea son dos:

1) Aumentar el valor del coeficiente de pelcula (h). Esto

se puede hacer, por ejemplo, utilizando un ventilador para

forzar la conveccin. En muchas ocasiones esta solucin

no resulta econmicamente rentable o es demasiado

complicada.

2) Aumentar la superficie de intercambio (As) mediante

elementos adicionales llamados, en general, aletas.

Para que se usan las aletas

Se usan las aletas o superficies extendidas con el fin de

incrementar la razn de transferencia de calor de una

superficie, en efecto las aletas convexas a una superficie

aumenta el rea total disponible para la transferencia de

calor. En el anlisis y diseo de una superficie con aleta, la

cantidad de energa calorfica disipada por una sola aleta de

un tipo geomtrico dado, se determina auxilindonos del

gradiente de temperatura y el rea transversal disponible

para el flujo de calor en la base de la aleta. Entonces, el

numero total de aletas necesarias para disipar una cantidad

de calor dada se determinara en base a la acumulacin de

transferencia de calor. La ecuacin diferencial que

describe la distribucin de temperatura en una

aleta resulta de un equilibrio de energa en una

seccin elemental de la aleta que es tanto

conductora, como apta para la conveccin, a la

vez. Puesto que un elemento de volumen

elemental cualquiera experimenta tanto

conduccin como conveccin el problema es en

realidad multidimensional

Materiales de las aletas

Las aletas estn hechas de materiales intensamente conductores como el aluminio, esto para intensificar la disipacin de calor y tener una mejor eficiencia en

muchos casos son construidas del mismo

material de la base para mantener una

transferencia uniforme, o en otros para mejorar

su eficiencia se construyen de un material

diferente ya sea un mejor conductor.

Tipos de aletas

Aleta de Perfil Rectangular

Aleta Recta de Perfil Triangular

Aleta Recta de Perfil Parablico

Aleta Cilndrica

Aleta de Aguja Cnica

Aleta de Aguja Parablica

Uso de las aletas

Para disipar el calor que genera el rodete

Para disminuir la temperatura del fluido y mejorar la

eficiencia del condensador para la transferencia de calor

Mtodos de anlisis de una aleta

Parmetros para el anlisis de la aleta:

Diferencia de Temperaturas ():

Mxima Diferencia de Temperaturas (b):

Factor geomtrico (m):

Ecuacin general de la aleta :

Q-punto cond,x= Q-punto cond,x+Dx+ Q-punto conv

Ecuacin general de la aleta :

Resolviendo la ecuacin anterior se obtienen los siguientes casos que nos sirven para

obtener la transferencia de calor de una aleta, as como tambin su distribucin de

temperaturas:

Caso A: Aleta con Conveccin en el extremo

Todas las aletas estn expuestas a conveccin desde el extremo, excepto cuando el mismo

se encuentre aislado o su temperatura sea igual a la del fluido. Para este caso se tiene

Caso B: Aleta con extremo Adiabtico

Se considera aleta de este tipo cuando el rea del extremo no intercambia calor con el fluido

adyacente.

Caso C: Aleta de extremo con Temperatura Establecida

Cuando se conoce la temperatura en el extremo de la aleta.

Caso D: Aleta de Longitud Infinita

Correccin de Caso A a Caso B:

Slo debe corregirse la longitud L de una aleta con conveccin en el extremo, por LC y

analizarla como una aleta con extremo adiabtico ms larga como se muestra en la figura

Aleta de Perfil Rectangular:

Lc= L + t/2

Aleta Cilndrica: Lc= L + D/4

DESEMPEO DE UNA ALETA

Se sabe que las aletas se utilizan para aumentar la transferencia de calor de una fuente

porque acrecientan el rea efectiva de superficie, pero la aleta como tal representa una

resistencia a la conduccin del calor, por eso no hay seguridad de que la aleta aumente la

transferencia de calor por ello se define la efectividad y eficiencia de una aleta como:

EFECTIVIDAD DE UNA ALETA ( f):

La efectividad de una aleta se determina con la ecuacin:

Ab: Ara de contacto entre la base y la aleta

EFICIENCIA DE UNA ALETA (f):

La eficiencia de una aleta es la relacin que existe entre el calor (Qf) que se

transfiere de una aleta con condiciones determinadas, y la transferencia de

calor mxima (Qmax) que existira si esa aleta estuviera a la mxima

temperatura (la temperatura de la base).

ARREGLO DE ALETAS:

Cuando sobre una superficie se agregan dos o ms aletas estamos en presencia

de un arreglo, para este tipo de caso puede definirse una eficiencia global que

involucra la disipacin de calor desde las aletas y desde la superficie, en este

tipo de sistema es necesario definir una eficiencia global

Eficiencia Global

En contraste con la eficiencia (f )de una aleta, que caracteriza el rendimiento solo de una aleta, la eficiencia global (o) caracteriza a varias aletas similares y a la superficie base a la que se unen, por ejemplo los que se muestran en la

figura

Conclusin

Concluimos en nuestro trabajo que las aletas son superficies de uso comn en la

transferencia de calor y a menudo incrementan la velocidad de esa transferencia desde una

superficie con varios dobleces.

Modela la velocidad de transferencia de calor por conveccin entre una superficie y el

fluido que la rodea.

Dentro de sus usos comunes tenemos los radiadores (enfriadores de agua de enfriamiento

de los sistemas de combustin interna) la estructura externa de la cmara (cilindro) de los

motores de motocicletas, estas se pueden usar para muchas cosas y para mejorar la

eficiencia de transferencia de calor

Se puede colocar una o muchas esto depende de la cantidad de calor que se va a disipar y

del rea disponible para ello

Bibliografas

INCROPERA, Frank. Fundamentos de transferencia de calor. 4ta. Edicin.

Editorial Pearson Prentice Hall.

YUNUS, engel. Transferencia de calor y masa. 3era Edicin. Editorial

McGraw Hill.