Aletas o superficies extendidas - Ana Ocando / Ing. Naval Transferencia de calor

1. Aletas o
superficies
extendidas
7mo Semestre Ing. Naval.
Ana Ocando.
Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Nacional Bolivariana.
UNEFA – Núcleo Falcón – Extensión Punto Fijo.
Transferencia de Calor.

2. Concepto
Se conoce como aleta o superficie extendida
A un sólido determinado
que tiende a
experimentar una
transferencia de calor
por conducción a lo largo
de su geometría y
Dentro de sus limites.
Así como transferencia de calor
Por convección, puede
experimentar radiación o
ambas en su entorno
entre sus limites y sus
alrededores.
Su función
Viene dada para aumentar
la rapidez de la
transferencia de calor
entre un sólido y un fluido
contiguo.

3. Utilidad
Las
Aletas
Son aquellas
superficies
utilizadas
como un
mecanismo que
acelera el
enfriamiento
de una
superficie
De manera que
son combinados el
sistema de
conducción con el
de convección en
un área.
Normalmente,
estas superficies
s usan para
facilitar la
transferencia e
calor .
Pero no se deben
usar a menos que
se justifique el
costo adicional. Al
determinar su uso
se debe realizar
una comparación
de los resultados
antes y después
de ser instaladas

4. Tipos de aletas
Según su clasificación pueden ser denominadas según su morfología
Aleta
longitudinales:
se aplica a
superficies
adicionales unidas
a paredes planas
o cilíndricas
Aleta aguja:
Cuando la
superficie
tiene forma
cónica o
cilíndrica
Aletas
radiales:
Van unidas
coaxialmente a
superficies
cilíndricas

5. Tipos de aletas
De forma general se pueden dar a conocer 4 tipos de aletas:
Aletas
rectangulares
de perfil
triangular
Aletas
rectangulares
Aletas
circulares
o radiales
Aletas de
espina

6. Formulas
La ecuación general para una superficie extendida es:
𝑑2
𝜃
𝑑𝑥2
−
ℎ𝑃
𝑘𝐴
= 0 , donde el área es constante y  ≡ 𝑇𝑏 − 𝑇∞
Existen cuatro casos::
1. Convección externa: se da en cualquier aleta excepto cuando
esta aislada o la temperatura es igual a la del fluido.
−𝑘𝐴
𝑑𝜃
𝑑𝑥
𝐼𝑥=𝑙 = ℎ𝐴𝜃(𝐿) 𝜃 𝑥 = 𝜃𝑏
cosh( 𝑚 𝐿 − 𝑥 +
ℎ
𝑚𝑘
𝑠𝑒𝑛ℎ(𝑚(𝐿 − 𝑥)
cosh 𝑚𝐿 +
ℎ
𝑚𝑘
𝑠𝑒𝑛ℎ (𝑚𝐿)
𝑞 = 𝜃𝑏 ℎ𝑃𝑘𝑎
𝑠𝑒𝑛ℎ(𝑚𝐿) +
ℎ
𝑚𝑘
cosh 𝑚𝐿
cosh 𝑚𝐿 +
ℎ
𝑚𝑘
𝑠𝑒𝑛ℎ (𝑚𝐿
Calor disipado x=0
Distribución de temperatura

7. Formulas
𝑑𝜃
𝑑𝑥
𝐼𝑥=𝑙= 0
2. Extremo adiabático: una aleta será de este tipo cuando el área del extremo
no intercambie calor con el fluido adyacente
𝜃 𝑥 = 𝜃𝑏
cosh( 𝑚 𝐿 − 𝑥
cosh 𝑚𝐿
𝑞 = 𝜃𝑏 ℎ𝑃𝑘𝐴𝑡𝑎𝑛ℎ(𝑚𝐿)
Distribución de temperatura
Calor disipado
3. Temperatura constante: cuando se conoce la temperatura del extremo de la
aleta y es fija.
𝜃 𝑥 = 𝜃𝑏 =
𝜃𝐿𝑠𝑒𝑛ℎ 𝑚𝑥 + 𝜃𝑏 8𝑚(𝐿 − 𝑋)
𝑠𝑒𝑛ℎ(𝑚𝐿)
𝑞 = 𝜃𝑏 ℎ𝑃𝑘𝐴
cosh(𝑚𝐿) 𝜃𝐿/𝜃𝑏
𝑠𝑒𝑛ℎ(𝑚𝐿)
𝜃 𝑥 = 𝐿 𝜃𝐿 = 𝑇𝑙 − 𝑇∞
Distribución de temperatura
Calor disipado

8. Formulas
4. Longitud infinita: aleta longitudinal muy larga .
Distribución de temperatura
Calor disipado

9. Materiales de los que se construyen
Comúnmente son
de aluminio
Deben tener un perfil optimo para la
disipación de una potencia térmica en un
mínimo de volumen
Deben tener dimensiones optimas paran un
determinado volumen de aleta , un espacio
optimo, una buena elección de material y
contacto térmico con la base.

10. Aplicaciones reales de las aletas
Motores Eléctricos , en bombas de
agua y generadores.
Radiadores de enfriamiento de autos,
en colmenas de aires acondicionados.
En refrigeradores
En computadoras

11. Diferencia entre efectividad y
eiciencia de una aleta
Efectividad
Esta se determina con la
ecuación. Esta relación se aplica
para cuando se toma en cuenta
que la potencia se disipa sin
aleta en el area de la base
Es la relación entre la potencia térmica
(𝑄) que se disipa en la misma y la potencia
térmica que se disipa sin aleta desde el
área que esta ocupa en la superficie
primaria
Eficiencia
Se denota con la ecuación. Esta
relación se refiere más al caso
de la potencia térmica si la aleta
por completo al disiparse
estuviese a la misma
temperatura que la base.
En su lugar es la relación de la potencia
térmica (𝑄) que se disipa en la misma y la
potencia térmica que se disiparía si toda
la aleta estuviese a una temperatura igual
a la base.