Este documento describe diferentes tipos de superficies extendidas o aletas de transferencia de calor. Explica que las aletas se usan para aumentar la transferencia de calor entre un sólido y un fluido cuando el coeficiente de convección es pequeño. También describe diferentes tipos de aletas, materiales comúnmente usados y aplicaciones cotidianas de la transferencia de calor a través de superficies extendidas.

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA
“JOSÉ LEONARDO CHIRINO”
PUNTO FIJO – ESTADO FALCÓN
AUTORAS:
Br. BRACHO ROSSYMAR
C.I. 20798509

2. Al hablar de superficie extendida, se
hace referencia a un sólido que
experimenta transferencia de energía
por conducción dentro de sus límites,
así como transferencia de energía por
convección e (y/o radiación) entre sus
límites y los alrededores.
“ALETAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR O SUPERFICIES
EXTENDIDAS”
La aplicación más frecuente es aquella
en la que se usa una superficie extendida
de manera específica para aumentar la
rapidez de transferencia de calor entre
un sólido y un fluido continuo, Las aletas
se usan cuando el coeficiente de
transferencia de calor por convección h
es pequeño.

3. Las unidades en el nombre dado a cualquier magnitud que se puede medir para poder realizar
los cálculos numérica deben cuantificarse mediante una unidad definida y reproducible.
Ejemplo:
• El espacio ocupado por un objeto se califica llamada volumen
• La distancia entre dos punto se califica llamado como longitud
• Las dimensiones comunes utilizada entre dos cuerpos de trasmisión de calor o transferencia
de calor las longitud el tiempo , la masa , el calor y la temperatura .
• Los nombre habituales a las unidades de longitud para cuantificarlos son
• Pie , yarda ,milla , milímetros , metro ,centímetro
DIMENSION SI MKS CGS EEU
U
LONGITUD M M CM PIE
TIEMPO S S S S
MASA Kg UTM g lbm
TEMPERATUDA ºK ℃ ℃ ºF
ALETAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR O SUPERFICIES
EXTENDIDAS”

4.  Conducción Se produce a través del objeto de mayor temperatura hacia el de menor
buscando alcanzar el equilibrio térmico (ambos objetos a la misma temperatura).
ALERTA DE TRANSFERENCIA DE CALOR
 Convección Tiene lugar en líquidos y
gases. Ésta se produce cuando las partes
más calientes de un fluido hacia las zonas
más frías, generando de esta manera una
circulación continua del fluido (corriente
convertida) y transmitiendo así el calor
hacía las zonas frías. Los líquidos y gases,
al aumentar de temperatura producida.
 Radiación No necesita el contacto de la fuente de calor con el objeto que se desea
calentar El calor es emitido por un cuerpo debido a su temperatura. Para este caso
podemos tomar como ejemplo el sol. El calor que nos llega del sol viaja por el espacio
vacío y calienta la superficie de la Tierra.

5. FORMULAS
TC: temperatura constante del fluido en el exterior de la aleta
T(R) :temperatura dEscriba aquí la ecuación.el metal (función del radio)
Θ (R) : Tc- t(r)
K:conductividad térmica del metal
A(X):área transversal de la aleta
DA: diferencial área lateral exterior de la aleta
AF: área lateral total de la aleta
HF :coeficiente pelicular convectivo sobre el exterior de la aleta
Supongamos a los efectos de la demostración que dentro del tubo fluye un
fluido frío y que el exterior de la aleta está en contacto con un fluido
caliente a temperatura constante Tc y con un coeficiente pelicular
convectivo hf .
El calor que entra por los dos lados de la aleta a través del área

8. TUBOS BIMETÁLICOS
Un tubo bimetálico que consiste en un tubo externo del aluminio y un tubo interno de casi
cualquier material (soporta cualquier fluido de proceso). La aleta se forma estructurado el
material del tubo exterior, para dar una aleta con muy buen contacto térmico con el tubo
interior. La temperatura de funcionamiento máximo para este tipo de la aleta es 290 -
300°C .
Materiales de la aleta: Aluminio.
 Materiales del tubo: sin limitaciones
Jorge

9. Perfil óptimo para la disipación de una potencia térmica con el mínimo volumen.
 Dimensiones óptimas para un determinado volumen de aleta.
 Espaciado óptimo entre aletas.
 Elección del material.
 Contacto térmico con la base. Tipos de Aletas 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 denominan “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:
1. Aletas rectangulares.
2. Aletas rectangulares de perfil triangular.
3. Aletas circulares o radiales.
4. Aletas de espina.
TIPOS DE MATERIALES DE LA QUE SE CONSTRUYEN

28. TIPOS DE MATERIALES DE LA QUE SE CONSTRUYEN
Aletas longitudinales
Se utilizan en intercambiadores de tubos
concéntricos y de camisa y
tubos (sin chicanas) , cuando uno de los
fluidos es viscoso y escurre
en régimen laminar .
Aletas transversales
Usadas ampliamente para el calentamiento
o enfriamiento de gases en flujo cruzado.
Aletas de anillos de acero Aletas
helicoidales.
LA TIRA DE LA ALETA :Se encastra en
un surco trabajado a máquina sobre el
tubo y es fijada a este con seguridad en
lugar por expansión del material
del tubo. Esto se asegura de que se minimiza
la resistencia térmica. La
temperatura de funcionamiento máximo para
este tipo de la aleta es 450°C .
Materiales del tubo
Acero de carbón, acero de Cr.-Mo., acero
inoxidable,
cobre, aleaciones de cobre, etc.

29. APLICACIÓN EN LA VIDA COTIDIANA DE LA
TRANSFEENCIA DE CALOR O SUPERFICIE EXTENDIDA.
En la vida cotidiana observamos en la superficie extendidas los cambios de
temperaturas a través de distintas formas específicamente en la ingeniería y sobre todo
en la vida cotidiana ya que al encender una vela ya se esta produciendo la transferencia
de calor porque el calor tiende a subir y ocupar el espacio del aire frio, al igual que
cuando se coloca una olla con agua al fuego, cuando usamos el microondas, planchas,
calentador de agua y la mas significativa e importante cuando el sol eradia sus rallos
solares a la tierra transmitiendo así calor al ser humano y todo lo que se encuentra en
ella.

31. AISLAMIENTOS TÉRMICOS
Es el conjunto de materiales y técnicas de instalación que se aplican en los elementos
constructivos que limitan un espacio caliente para minimizar la transmisión de calor
hacia otros elementos o espacios no convenientes. También se aplica a la acción y efecto
de aislar térmicamente.
Pérdidas de calor a través de las ventanas y de los puentes térmicos de la estructura
Existen muchas situaciones en las que es conveniente reducir el flujo de calor en una
dirección determinada. El caso más común es el aislamiento de edificios para minimizar
las pérdidas de calor en invierno y las ganancias en verano, aunque existen otros muchos
como el aislamiento de cámaras frigoríficas, de tuberías de distribución de líquidos
calientes o fríos, de hornos y calderas y en general de todos aquellos aparatos, elementos
o espacios, en los que se utiliza energía y en los que se necesita mejorar la eficiencia en
su consumo.
El aislamiento térmico es la primera, más barata y más efectiva medida para el ahorro
energético

32. LOS MATERIALES A UTILIZAR SON LOS AISLANTES TÉRMICOS QUE SE
CARACTERIZAN POR SU BAJA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA.
Aunque existen muchos aislantes, se pueden simplificar o englobar en tres tipos de materiales
Fibrosos. Se componen de filamentos con partículas pequeñas o de baja densidad. Se colocan
como relleno en aberturas o como cobertores en forma de tablas o mantas. Tienen una porosidad
muy alta de alrededor del 90%. Se usan, en función de la temperatura; la fibra de vidrio para
temperaturas hasta 200ºC, la lana mineral hasta 700ºC y las fibras de alúmina o sílice entre 700 y
1700ºC.
Celulares. Son materiales que se conforman en celdas cerradas o abiertas, por lo general
formando tableros rígidos o flexibles, aunque también se pueden conformar in situ por proyección
o riego. Sus ventajas son; su baja densidad, baja capacidad de calentamiento y resistencia a la
compresión aceptable. Los más usados son el poliuretano y el poliestireno expandido.
Granulares: Son pequeñas partículas de materiales inorgánicos aglomeradas en formas
prefabricadas o utilizadas sueltas, como la perlita y la vermiculita.

33. UNIDADES
Es la unidades básica de calor en ETU. Este es define como la cantidad de calor requerida para
elevar la temperatura de 1lb de agua en 1℉ Según la normativa aceptada internacionalmente,
un material se considera aislante térmico si cumple dos características:
1) Un coeficiente de conductividad térmica (representado por la letra griega ?, lambda) menor
de 0,6 W (m.K).
2) Una resistencia térmica (R) superior a 0,5 m2·K/W.
El coeficiente lambda ?indica la capacidad para transmitir el calor y representa la facilidad con
que lo conduce. Un material será mejor aislante cuanto menor sea ese coeficiente.
La unidad empleada para la conductividad térmica es el W/(m·K) (Vatio por metro y grado).
Para los materiales aislantes se suele utilizar el submúltiplo mW/(m·K) (mili vatio por metro y
grado) para evitar valores muy pequeños.

34. La resistencia térmica “R” se obtiene al dividir el espesor en m de un material por su
lambda. A mayor resistencia térmica, mejor aislamiento. Para conocer la resistencia térmica
total de un cerramiento, se suman las diferentes resistencias parciales de cada material que
forme parte de ese cerramiento, se le añade la resistencia superficial (aproximadamente 0,2)
y la suma nos da la Resistencia total “R”. Se emplea como unidad R: m2·K/W (metro
cuadrado grado por Vatio)
El aislamiento total de un elemento separador (paredes, forjados, etc) se valoran con el
coeficiente de transmisión “U”, que es la inversa de R; U= 1/R. (A este coeficiente “U”
también se le conoce por “K”). Una U alta indica un mal aislamiento. Unidades para U:
W/m2·K (Vatio por metro cuadrado y grado)
La legislación define los valores de aislamiento mínimos a dotar a los edificios en función de
varias consideraciones, como su el uso al que se destinan, su factor de forma, la zona
climática y eólica, en que se encuentren y algún otro.
Calorifugación: Las instalaciones como depósitos o tuberías que contengan o transporten
fluidos a temperaturas altas o bajas respecto al ambiente, deben ser dotadas de materiales
aislantes para evitar su mal funcionamiento, el derroche de energía, las condensaciones o el
peligro de quemaduras por contacto. A esta especialidad del aislamiento se la denomina
“calorifugación.

35. En el mercado existen multitud de materiales aislantes que hacen complicada la elección del
material más adecuado para nuestra obra.
Vamos a enumerar algunos de los materiales aislantes más empleados con la intención de
conocerlos un poco mejor y facilitar su elección a la hora de redactar un nuevo proyecto.
TIPOS DE MATERIALES AISLANTES TÉRMICOS

36. POLIURETANO
La espuma de poliuretano es el material con mejor coeficiente de
conductividad térmica (0,019 W/mK), lo que quiere decir que dispondremos
de espesores muy pequeños pero a su vez muy aislantes térmicamente.
Existen dos variedades: Poliuretano PUR y Poliisocianurato PIR. Lo
podemos encontrar proyectado directamente en las obras existentes o
mediante materiales prefabricados como son los paneles sándwich de
poliuretano.
Cabe destacar que los paneles
sándwich con capas metálicas
disponen de capacidad portante,
por lo que gozan de una
resistencia mecánica muy
elevada, y no necesitan de un
acabado o recubrimiento
posterior.

37. POLIESTIRENO
EXTRUIDO
El poliestireno extruido
conocido como XPS es el
siguiente material por debajo
del poliuretano en lo que a
términos aislantes térmicos
se refiere, ya que su
conductividad térmica está
comprendida entre 0,025 y
0,040 W/mK. En el mercado
lo encontramos en forma de
paneles para su instalación
entre paredes o cubiertas.
POLIESTIRENO EXPANDIDO
Al poliestireno expandido también se le conoce como EPS. Su
densidad es muy pequeña y su coeficiente de conductividad
térmica se encuentra entre 0,029 y 0,053 W/mK. Al igual que el
poliestireno extruido, lo encontramos en forma de paneles, pero
con una densidad y aislamiento térmico menor.
Hay que destacar que su estructura interna es abierta, por lo
que absorbe la humedad, a diferencia del poliestireno extruido.

38. LANA DE ROCA
Los paneles de lana de roca se componen por filamentos de
roca de origen volcánico unidos por ligantes orgánicos.
Su principal característica es su elevado poder aislante
acústico debido a su baja densidad.
Las lanas minerales no son inflamables, sin embargo, en su
instalación debemos protegernos la piel, los ojos y el sistema
respiratorio. Su conductividad térmica está comprendida
entre 0,03 y 0,05 W/mK.
Debemos tener precaución en evitar el contacto del agua y
la humedad con las lanas minerales ya que pueden provocar
que se vayan desintegrando y, en posición vertical, lleguen a
desprenderse.

39. LANA DE VIDRIO
La lana de vidrio está compuesta por
filamentos de vidrio aglutinados mediante
resinas ignífugas.
Sus características son similares a las de la
lana de roca, sin embargo, la lana de roca
soporta temperaturas más elevadas que la
lana de vidrio.
OTROS MATERIALES
Existen multitud de materiales
aislantes en el mercado, pero no
vamos a entrar en detalle ya que su
coeficiente de conductividad térmica
es mucho menor que los materiales
anteriores:
-Materiales minerales: perlita
expandida, vidrio celular, etc.
-Materiales de origen vegetal:
corcho, cáñamo, algodón, celulosa,
lino, virutas de madera, etc.

40. Características Ventajas
Baja conductividad térmica Ahorran espacio y recursos,
por ejemplo, en edificios
de estructura de madera,
ya que no se necesita
aumentar las vigas y pilares
Estabilidad dimensional Sin riesgo de hundimiento
ni descuelgue
Transitabilidad Resiste el tránsito
peatonal en las cubiertas
planas
Estructura de celdas
cerradas
No se ven afectadas por
el movimiento del aire o
la humedad
Durabilidad, la mayoría
de las instalaciones
mantienen las prestaciones
térmicas durante más
de 50 años
Eliminan el riesgo de
penetración de agua
Sin riesgo y sin fibras No necesitan equipos
de protección individual
No son irritantes

41. •Madera: Es quizás de los primeros aislantes que se utilizaron y que se conocen. Es aislante porque
tiene tener sales y humedad. Suele utilizarse frecuentemente en la construcción de estructuras y postes.
Es un gran aislante térmico.
•Plástico: El plástico está considerado sino el mejor, uno de los mejores aislantes, debido a que la
estrechez de la unión de sus partículas hace que sea casi imposible que se liberen electrones.
•Corcho: El corcho es un gran aislante además de un material que es ligero, tiene poco peso y poca
densidad. Además nos permite colocar varias capas mejorando así su eficacia y es excelente aislante
impermeable. Muchas cosas están elaboradas en corcho precisamente para aislar como por ejemplo
los paneles que se utilizan en muchas casas como aislante térmico y para evitar la filtración de agua.
•Cerámica: Este es un aislante que además cuenta con una baja absorción de humedad y tiene una
gran resistencia al impacto. Se suele usar con frecuencia en la industria electrotécnica.
•Óxido de aluminio: Aunque menos conocido, es un aislante que se suele utilizar para la realización
de piezas aislantes a prueba de fuego, así como para el aislamiento de bujías.
MATERIALES

42. •Cerámicas de óxidos: Este aislante funciona principalmente para el aislamiento de bujías, o
bien para ser utilizado a altas temperaturas.
•Silicato: Es un buen aislante, que se encuentra entre los componentes de muchos aisladores.
De este modo, lo podemos encontrar como silicato alumínico (en porcelana dura) o como
silicato magnésico (en esteatita o forsterita). Cuando lo tenemos en porcelanada dura, lo
podemos utilizar como un buen soporte para los que son conductores de caldeo.
•Arcilla expandida: Que se consigue a partir de la arcilla natural, y que se suele utilizar como
agregado en morteros y hormigones, de modo que se mejora así su capacidad aislante en
diferentes sectores de la construcción.
Vidrio: Este es un aislante de corta y mediana tensión, a través del cuál no se absorbe la
humedad aunque es delicado en lo que respeta a golpes o a roturas.
•Goma: Y ahe mencionado la goma como uno de los mejores aislantes que podemos encontrar
en el mercado, ya que es capaz de no romperse a pesar de las muchas deformaciones que le
apliquemos y además, puede servir tanto como aislante de sonido como de electricidad
MATERIALES

43. APLICACIONES DE LA VIDA REAL
Es una parte importante de la mayoría de las disciplinas de la ingeniería, ya que diversos
procesos de la vida cotidiana generan calor que se transfiere y intercambia energía, en forma
entre diferentes, cuerpos que permite el cambio de temperaturas conducción y la convección.
Los mecanismos de transferencia de calor son capaces de mantener las baja y altas temperatura
según su uso cotidiano ,aplicándolos en los distintos tipos de uso Aislantes eléctricos , Aislantes
térmicos
en la construcción y en la industria, caracterizado por su alta resistencia térmica. Establece una
barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en
temperatura, impidiendo que el calor traspase los separadores del sistema que interesa (como
una vivienda o una nevera) con el ambiente que lo rodea 0,08 W/m·°C.
Los mejores aislantes térmicos es el vacío, en el que el calor sólo se trasmite por radiación, pero
debido a la gran dificultad para obtener y mantener condiciones de vacío se emplea en muy
pocas ocasiones. En la práctica se utiliza mayoritariamente aire con baja humedad, que impide
el paso del calor por conducción, gracias a su baja conductividad térmica, y por radiación,
gracias a un bajo coeficiente de absorción.

44. IMÁGENES AISLAMIENTOS TÉRMICOS