Transferencia De Calor

TRANSFERENCIA DE CALOR:
ALETA DE AREA DE SECCION TRANSVERSAL UNIFORME Y ALETA DE AREA DE SECCION NO UNIFORME

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FENOMENOS DE TRANSPORTE
BUCARAMANGA
2012

INTRODUCCION

Cuando se desea eliminar calor de objetos bañados por un fluido, es necesario aumentar la superficie de intercambio por medio de las aletas o superficies extendidas. El aumentode dicha superficie trae como consecuencia un aumento en el área de intercambio de calor por convección entre el objeto y el medio, incrementándose a su vez la transferencia de calor.

Cuando se añaden aletas a la superficie del objeto, el flujo atraviesa más cantidad de material, lo que hace que la temperatura a lo largo de la superficie adicional no sea la misma de la superficie del objeto.Dicha adicción de aletas produce incremento de la superficie apta para la transmisión de calor además del aumento de la resistencia térmica por la interposición de material solido.

Es importante recalcar que el intercambio de calor con aletas depende del coeficiente de película de la aleta con el medio (h), de la conductividad y geometría de la aleta y de la relación entre el área añadida y elárea que sirve de soporte de la aleta. Las aletas poseen una geometría tal que su espesor es muy pequeño frente a su longitud y anchura, esto hace que en la mayoría de los casos consideremos régimen de conducción unidimensional

1. ALETAS

Las aletas o superficies extendidas son dispositivos encargados de aumentar el área de transferencia de calor en equipos que necesitan grandes áreas detransferencia pero que deben ocupar poco espacio. Tienen un extenso campo de aplicación en la transmisión de calor, desde radiadores de automóviles o equipos de aire acondicionado hasta los elementos combustibles de reactores nucleares refrigerados por gases, o los elementos de absorción y disipación de energía en vehículos espaciales, o los equipos de refrigeración y calentamiento en la industriaquímica.

Las aletas se pueden disponer sobre superficies planas o curvas. Si la disposición es de tipo longitudinal, se puede admitir que la superficie de encastre donde se apoya la aleta es plana, siempre que el radio del tubo sea elevado frente al espesor de la aleta.
Cuando las aletas son sólidos de revolución o paralelepípedos se denominan protuberancias y su disposición puede admitirsesobre superficies planas cuando la superficie de la protuberancia en la base sea pequeña frente a la superficie de esta última. Las protuberancias se tratan con distribución de temperatura constante para cada sección recta paralela a la base, lo que equivale a admitir que la relación entre la longitud L de la protuberancia y el diámetro o longitud equivalente en la base, es elevada, pudiéndoseconsiderar la transmisión de calor como unidireccional; cuando esta hipótesis no se cumpla se estudia el fenómeno de la transmisión de calor en tres dimensiones.

Cuando el fluido que circula por las aletas está confinado y se mueve mediante un sistema de bombeo, hay que tener en cuenta la energía necesaria para mantener el coeficiente de convección hc a través de las aletas, procurando que laenergía térmica extraída sea máxima frente a la energía utilizada en mover el fluido.
Esta situación conduce a un estudio de métodos y costes de fabricación, mantenimiento y rendimiento de los elementos de las aletas, cuyos valores óptimos pueden no coincidir con los óptimos térmicos, por lo que un análisis de estos últimos es importante desde el punto de vista de la fabricación de modelosnormalizados, así como de la elección del modelo más adecuado para el usuario.

La frase superficie extendida se usa normalmente con referencia a un sólido que experimenta transferencia de energía por conducción dentro de sus límites, así como transferencia de energía por convección (y/o radiación) entre sus límites y los alrededores.
En la siguiente grafica podemos observar un gradiente de...