Transferencia de Calor, Aletas, Fórmulas, Tipos

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANA
(UNEFA)
NÚCLEO FALCÓN-EXTENSIÓN PUNTO FIJO
ASIGNATURA:TRANSFERENCIA DE CALOR
Profesor: Ing, Dimas Amaya
Genesis Quiroz V-27.005.775
7mo S Ing. Naval
18 de enero 2022

2. Aletas de transferencia de calor
Una superficie extendida (también conocida como aletas en la transferencia de calor) son superficies
utilizadas como un mecanismo que acelera el enfriamiento: de una superficie en otras palabras ayuda a
mejorar la trasferencia de calor.
¿Como es posible todo esto? Bueno, las aletas combinan el sistema de conducción y el da la convección
en un área especifica, por ejemplo, tomemos una pared al añadir una aleta a la pared el calor fluirá no solo
por la pared, sino también por la superficie de la aleta lo cual provocara la aceleración del enfriamiento o de
la transferencia de calor.
definición
utilidad
Las superficies extendidas pueden existir en muchos tipos de situaciones pero son normalmente
utilizadas en las superficies que poseen un coeficiente de transferencia (h) muy bajo, esto es
compensado con el área añadida por la superficie extendida.

3. Tipos de aletas
Aletas de transferencia de calor
Las formas que adoptan las aletas son muy variadas y dependen en gran medida de la
morfología del sólido al que son adicionales y de la aplicación concreta.
 La aleta se denomina “aguja” cuando la superficie extendida tiene forma cónica o
cilíndrica.
 La “aleta longitudinal” se aplica a superficies adicionales unidas a paredes planas o
cilíndricas.
 Las “aletas radiales” van unidas coaxialmente a superficies cilíndricas.
Así es como se conocen en forma general cuatro tipos de aletas:
Aletas rectangulares fig. (a).
Aletas rectangulares de perfil triangular fig. (b).
Aletas circulares o radiales fig. (c).
Aletas de espina fig. (d).

4. Tipos de aletas
Aletas de transferencia de calor
Una aleta recta es cualquier superficie prolongada que se une a una pared plana. Puede ser de
área transversal uniforme (a) o no uniforme (b) una aleta anular es aquella que se une de forma
circunferencial a un cilindro y su sección transversal varia con el radio desde la línea central del
cilindro (c).
Una aleta de aguja o spine, es una superficie prolongada de sección transversal circular uniforme o
no uniforme. Pero es común en cualquier sección de una configuración de aletas depende del
espacio, peso, fabricación y costos, así como del punto al que las aletas reducen el coeficiente de
convección de la superficie y aumentan la caída de presión asociada con un flujo sobre las aletas.
De una aleta de sección transversal constante (como la primera figura) se puede obtener la
distribución de temperatura y el flujo de calor disipado para cuatro casos diferentes. La ecuación
general para una superficie extendida es:

5. Tipos de aletas
Aletas de transferencia de calor
Los cuatros casos son:
1. Convección en el extremo:
Este caso puede darse en todas las aletas, excepto cuando se encuentre aislada o su
temperatura sea igual a la del fluido.
Sustituyendo se obtiene para la distribución de temperatura:
Y para el calor disipado (𝑥 = 0)
2. Extremo adiabático: Una aleta será de este tipo cuando el área del extremo no intercambie calor
con el fluido adyacente.
Su distribución de temperatura se calcularía:
Y el calor disipado:

6. Tipos de aletas
Aletas de transferencia de calor
3. Temperatura Constante: Se habla de este caso cuando se conoce la temperatura en el extremo
de la aleta y es fija.
𝜃( 𝑥 = 𝐿) = 𝜃𝐿 = 𝑇𝑙 − 𝑇∞
Su distribución de temperatura será:
Y para el calor disipado:
4. Longitud Infinita: En este último caso, como el nombre bien lo dice, se trata de una aleta de
longitud muy larga.
𝜃( 𝑥 → ∞) = 0L (𝑇𝐿 = 𝑇∞)
La distribución de temperaturas será: 𝜃( 𝑥) = 𝜃𝑏 𝑒−𝑚𝑥
Y el calor disipado: 𝑞 = 𝜃𝑏 √ℎ𝑃𝑘𝐴
Como se puede observar, a pesar de estar hablando del mismo tipo de superficie extendida se
pueden dar casos diferentes, dependiendo de factores como por ejemplo: si la aleta está aislada, si
tiene una temperatura fija o si su longitud es tan larga que la temperatura de su extremo más lejano
es prácticamente igual a la del ambiente.

7. FORMULAS
Aletas de transferencia de calor

8. FORMULAS
Aletas de transferencia de calor

9. Materiales de que se
construyen
Aletas de transferencia de calor
Normalmente, las aletas están hechas de aluminio, material que tiene una buena
conductividad térmica. Se deben tomar en cuenta algunas consideraciones de diseño, como
por ejemplo:
✔Perfil óptimo para la disipación de una potencia térmica con el mínimo volumen
✓ Dimensiones óptimas para un determinado volumen de aleta.
✓ Espaciado optimo entre aletas.
✓Elección del material
✓ Contacto térmico con la base.

10. APLICACIONES REALES DE
ALETAS.
Aletas de transferencia de calor
La aplicación más frecuente es el uso de las superficies extendidas de manera especifica para
aumentar la rapidez de transferencia de calor entere un sólido y un fluido contiguo. Esta superficie
extendida se denomina aleta.
En varias aplicaciones de la ingeniería se estudia las transiciones de energía que requiere el
movimiento rápido de las moléculas que transportan calor, esto produce una demanda creciente de
componentes de transferencia de calor de alto rendimiento que específicamente en su diseño variables
como: peso, volumen y costos cada vez mas pequeños.
La transferencia de calor en superficies extendidas hace el estudio de estos componentes de alto
rendimiento de acuerdo a una variedad de ambientes donde se encuentran varios tipos de sistemas
térmicos. Las superficies extendidas tienen aplicaciones tan diversas como:
Cilindros en motores de motocicletas y podadoras
En procesos químicos de refrigeración, y criogénicos
En aparatos eléctricos y electrónicos Turbinas de gas
En disipadores de calor para procesos residuales de calderas
Intercambiadores de calor
Módulos de combustible nuclear
En hornos para tratamientos térmicos
Las aletas como superficie extendida se utilizan para eliminar el calor de una superficie sometida a
altas temperaturas. Las aletas de sección transversal uniformes se usan generalmente debido a la
facilidad.

11. APLICACIONES REALES DE
ALETAS.
Aletas de transferencia de calor

12. DIFERENCIA ENTRE EFECTIVIDAD Y
EFICIENCIA DE UNA ALETA
Aletas de transferencia de calor
La eficiencia de una aleta es la relación que existe entre el calor (Qf) que se transfiere de
una aleta con condiciones determinadas, y la transferencia de calor máxima (Qmax) que
existiría si esa aleta estuviese a la máxima temperatura (la temperatura de la base) a
diferencia de la efectividad la cual es una relación entre la potencia térmica (Q-punto) que
se disipa en la misma y la potencia térmica que se disipa sin aleta desde el área de la base
que ocupa ésta en la superficie primaria.

13. Gracias por
su atención