Aletas o Superficies extendidas - Diapositivas José Toro Ing. Naval Transferencia de calor.

1. Bachiller:
José Toro – C.I 27.961.239
República Bolivariana de Venezuela.
Ministerio del Poder Popular para la Defensa.
Universidad Nacional Experimental Politécnica
de La Fuerza Armada Nacional Bolivariana.
UNEFANB Núcleo Falcón - Extensión Punto Fijo.
7mo Semestre.

2. Equipos de transferencia de calor
Los equipos de transferencia de calor son elementos destinados a promover el flujo de calor
entre una fuente y un medio, esto a través de la absorción o disipación de calor, se
caracterizan por ser de formas simples como barras, cilindros y placas planas, y además se
les denomina superficies primarias.
Permiten el intercambio de energía calorífica

3. ¿Que son las aletas?
Cuando a una superficie primaria en
equipos de transferencia de calor se le
agrega una superficie adicional, esta es
conocida como superficie extendida o aleta.
Estas se pueden definir como solidos de
material altamente conductor, que pueden
tener diferentes tipos de forma y son
capaces de transmitir calor por conducción
a lo largo de su geometría, al igual que por
convección y radiación a lo largo de su
geometría y a través de su entorno.

4. Ecuación
Variables:
K= Puede depender de la temperatura
𝐀𝐜 = Es el área de la sección transversal de la aleta en
la ubicación x, que depende del perímetro.
p= Depende de la geométrica de la aleta variando con x.
ሶ
𝑸𝒄𝒐𝒏𝒅, 𝒙 = ሶ
𝑸𝒄𝒐𝒏𝒅, 𝒙+ ∆𝒙 + ሶ
𝑸𝒄𝒐𝒏𝒗
Donde:
ሶ
𝑸𝒄𝒐𝒏𝒗 = h(p ∆𝒙) (T - 𝐓∞)
ሶ
𝑸𝒄𝒐𝒏𝒅 = -k𝐀𝐂
𝐝𝐓
𝐝𝐱

5. Utilidad
Su utilidad y aplicación se ve reflejada en la función de
los dispositivos donde esta presente, siendo las aletas
un componente importante en los enfriadores,
refrigeradores, evaporadores, condensadores, entre
otros.
Dicho esto, su función es aumentar la transferencia de
energía entre un solido y un fluido contiguo, ya que la
transferencia de calor de un fluido a un metal es mas
eficaz que la de un metal a un fluido, razón por la cual se
utilizan las aletas para aumentar la superficie global y
compensar el menor rendimiento “metal – fluido”.
Contribuye a aumentar el valor del coeficiente de
película “h” y la superficie de intercambio “As”.

6. Tipos de aletas
Los tipos de aletas tienen como diferencia fundamental
la forma, la cual a su vez dependerá de la morfología del
solido al que se adiciona y de la aplicación.
Se clasifican como:
 Espina: Cuando la superficie
tiene forma cónica. (a, b, c, d)
 Aleta longitudinal: Van unidas a
paredes planas o cilíndricas.
(e, f)
 Aleta radiales: Van unidas
coaxialmente a superficies
cilíndricas. (g, h, i)

7. Tipos de aletas
Se clasifican en cuatro para efectos de procedimiento y
calculo.
De forma general, se conocen cuatro
tipos de aletas:
a) Aletas rectangulares.
b) Aletas rectangulares de perfil
triangular.
c) Aletas circulares o radiales.
d) Aletas de espina.

8. Formulas
𝐴𝑓 = 2w𝐿𝑐
𝐿𝑐 = L + (t/2)
m = (2h/kt)1/2
Siendo w>>t 𝐴𝑓 = π𝐷𝐿𝑐
𝐿𝑐 = L + (D/4)
m = (4h/kD)1/2
𝐴𝑓 =2w[𝐿2 + (
𝑡
2
)2] 1/2
m = (2h/kt)1/2
Siendo w>>t
𝐴𝑓 = w[𝐶1L + (𝐿2
/t) ln(t/L + 𝐶1)]
𝐶1 = [1 + (t/L)2
]1/2
m = (2h/kt)1/2
𝐴𝑓 =
𝜋𝐷
2
[𝐿2 + (𝐷/2)2] 1/2
m = (4h/kD)1/2
𝐴𝑓 =
𝜋𝐿3
8𝐷
{𝐶3𝐶4 -
𝐿
2𝐷
ln[2D𝐶4/L)+𝐶3]}
𝐶3 = 1 + 2(D/L)2
𝐶4 = [1 + (D/L)2]1/2
m = (4h/kD)1/2

9. Materiales para su construcción
Para que las aletas puedan cumplir su función mas
fácilmente, suelen construirse de materiales con una alta
capacidad de conducción térmica, de esta manera
mejorar la transferencia de calor y la velocidad en la que
se produce, entre los materiales mas utilizados están:
 Cobre
 Latón
 Aluminio

10. Aplicaciones cotidianas
Motores
Radiadores
Refrigeradores
Computadoras

11. Efectividad de una aleta
El desempeño de la aleta se evalúa en base al mejoramiento de la transferencia de calor,
realizando la comparación con el caso en el que no se utilizaran las aletas, puesto que la
superficie extendida representara también una resistencia a la conducción del calor y no hay
total seguridad de que la aleta aumente la transferencia de energía.
ሶ
𝑸𝒇 = Transferencia de calor de la aleta
𝑨𝒃 = Área de contacto entre la base y la aleta
𝜺𝒇 =
ሶ
𝑸𝒇
ሶ
𝑸𝐬𝐢𝐧 𝒂𝒍𝒆𝒕𝒂𝒔
=
ሶ
𝑸𝒇
𝒉 𝑨𝒃 𝜽𝒃
Se justifica la utilización de aletas si 𝜺𝒇 es mayor que 2

12. Eficiencia de una aleta
En este caso, la eficiencia de la aleta es la relación existente entre el calor ሶ
𝑸𝒇 que se
transfiere de una aleta con condiciones determinadas, y la transferencia de calor máxima ሶ
𝑸𝒎𝒂𝒙
que existiría si esta aleta estuviera a la máxima temperatura, es decir, la temperatura de la
base.
𝒏𝒇 =
ሶ
𝑸𝒇
ሶ
𝑸𝒎𝒂𝒙
=
ሶ
𝑸𝒇
𝒉 𝑨𝒇 𝜽𝒃
ሶ
𝑸𝒇 = Transferencia de calor de la aleta
𝑨𝒇 = Área de superficie de la aleta que se
expone a convección
Se utilizan graficas como
complemento