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Casos y formulas para el cálculo del flujo de calor de
una superficie extendida (aleta)
Definición de superficie extendida (aleta):
Una superficie extendida (también conocida como aleta) es un sistema que combina la
conducción y la convección. En una aleta se asume que la transferencia de calor es 1D. El
calor también se transfiere por convección (y/o radiación) desde la superficie a los
alrededores.
Las superficies extendidas pueden existir en muchos tipos de situaciones pero son
normalmente utilizadas como aletas para mejor la transferencia de calor al incrementar el
área de convección (y/o radiación). Ellas son particularmente útiles cuando h es pequeño,
o en convección natural con gases.
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Con:
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Resolviendo la ecuación anterior se obtienen los siguientes casos que nos sirven para
obtener la transferencia de calor de una aleta, así como también su distribución de
temperaturas:
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Todas las aletas están expuestas a convección desde el extremo, excepto cuando el mismo
se encuentre aislado o su temperatura sea igual a la del fluido. Para este caso se tiene:
-Transferencia de calor de la aleta:
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fluido adyacente.
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-Transferencia de calor de la aleta:
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Caso D: Aleta de Longitud Infinita
-Transferencia de calor de la aleta:
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Eficiencia Global de una aleta
En contraste con la eficiencia (ηf) de una aleta, que caracteriza el rendimiento solo de una
aleta, la eficiencia global (ηo) caracteriza a varias aletas similares y a la superficie base a la
que se unen, por ejemplo los que se muestran en la figura:
Donde:
𝑄𝑡 : Transferencia de calor total desde las aletas a la base (espacio libre de aletas).
𝑄 𝑚𝑎𝑥 : Máxima transferencia de calor suponiendo temperatura uniforme en todo el
sistema.
𝐴𝑡 : Área total del arreglo que se expone a la convección (espacios libres de aletas y área
superficial de todas las aletas).
Fuentes de información:
http://termoaplicadaunefm.files.wordpress.com/2012/01/clase-de-aletas.pdf
http://tecno.cruzfierro.com/cursos/mecanismos/2012a/aletas
http://es.scribd.com/doc/22495362/Superficies-extendidas

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Cálculo del flujo de calor de superficie extendida

  • 1. Casos y formulas para el cálculo del flujo de calor de una superficie extendida (aleta) Definición de superficie extendida (aleta): Una superficie extendida (también conocida como aleta) es un sistema que combina la conducción y la convección. En una aleta se asume que la transferencia de calor es 1D. El calor también se transfiere por convección (y/o radiación) desde la superficie a los alrededores. Las superficies extendidas pueden existir en muchos tipos de situaciones pero son normalmente utilizadas como aletas para mejor la transferencia de calor al incrementar el área de convección (y/o radiación). Ellas son particularmente útiles cuando h es pequeño, o en convección natural con gases.
  • 2. Ecuación general de la aleta: Balance térmico en elemento de aleta: Con: Resulta en: Con condiciones de borde en el perfil T=T(X) y la disipación Resolviendo la ecuación anterior se obtienen los siguientes casos que nos sirven para obtener la transferencia de calor de una aleta, así como también su distribución de temperaturas: Caso A: Aleta con Convección en el extremo Todas las aletas están expuestas a convección desde el extremo, excepto cuando el mismo se encuentre aislado o su temperatura sea igual a la del fluido. Para este caso se tiene: -Transferencia de calor de la aleta: - Distribución de temperaturas:
  • 3. Caso B: Aleta con extremo Adiabático Se considera aleta de este tipo cuando el área del extremo no intercambia calor con el fluido adyacente. -Transferencia de calor de la aleta: - Distribución de temperaturas: Caso C: Aleta de extremo con Temperatura Establecida Cuando se conoce la temperatura en el extremo de la aleta. -Transferencia de calor de la aleta: - Distribución de temperaturas: Caso D: Aleta de Longitud Infinita -Transferencia de calor de la aleta: - Distribución de temperaturas:
  • 4. Eficiencia Global de una aleta En contraste con la eficiencia (ηf) de una aleta, que caracteriza el rendimiento solo de una aleta, la eficiencia global (ηo) caracteriza a varias aletas similares y a la superficie base a la que se unen, por ejemplo los que se muestran en la figura: Donde: 𝑄𝑡 : Transferencia de calor total desde las aletas a la base (espacio libre de aletas). 𝑄 𝑚𝑎𝑥 : Máxima transferencia de calor suponiendo temperatura uniforme en todo el sistema. 𝐴𝑡 : Área total del arreglo que se expone a la convección (espacios libres de aletas y área superficial de todas las aletas). Fuentes de información: http://termoaplicadaunefm.files.wordpress.com/2012/01/clase-de-aletas.pdf http://tecno.cruzfierro.com/cursos/mecanismos/2012a/aletas http://es.scribd.com/doc/22495362/Superficies-extendidas