transferencia de calor

Escuela Politécnica Nacional
Facultad de Ingeniería Mecánica
Transferencia de calor
Integrantes: Ana Gavidia
David Allauca
Tema: Aleta tipo aguja, relaciones matemáticas y aplicaciones
Introducción
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 en una
dimensión . Elcalor también se transfiere por convección (y/o radiación) desde la superficie a
los alrededores.

Este término de superficie extendida se usa normalmente con referencia a un sólido que
experimenta transferencia de calor por conducción dentro de sus límites, así como
transferencia de calor por convección y/o radiación entre sus límites y alrededores
La aplicación mas frecuente es el uso de lassuperficies extendidas de manera específica para
aumentar la rapidez de transferencia de calor entere un sólido y un fluido contiguo. Esta
superficie extendida se denomina aleta.
Dentro de sus usos comunes tenemos los radiadores (enfriadores de agua de enfriamiento de
los sistemas de combustión interna) la estructura externa de la cámara (cilindro) de los
motores de motocicletas, etc.Considérese la pared plana de la figura si T es fija hay dos formas en la que es posible
aumentar la transferencia de calor. El coeficiente de convección h podría aumentarse
incrementando la velocidad del fluido y podría reducirse la temperatura del fluido TQ

Sin embargo se encuentra muchas situaciones, en las que h puede aumentar al valor máximo
posible, pero el factor económico que esta no lohace viable.
La eficiencia de calor mas efectiva se logra aumentando el Área de la superficie a través de la
cual ocurre convección, esto se logra a través del uso de aletas que se extienden desde la
pared al fluido circundante la conductividad térmica del material de la aleta tiene fuerte
afecto sobre la distribución de temperaturas a lo largo de la aleta y por lo tanto influye en el
grado alque la transferencia de calor aumenta, se tiene distintas configuraciones de aletas.
Las Aletas se montan en un aparato térmico, tubería u otro sistema con la finalidad de
aumentar el producto del Coeficiente de Transferencia de Calor convectivo con el Área (hA)
y así disminuir la resistencia térmica (1/hA) . Sin embargo el Área adicional no es tan
eficiente como la superficie original ya quepara conducir el calor es necesario un gradiente
de temperatura a lo largo de la aleta. Así la diferencia media de temperatura en el
enfriamiento es menor en una superficie con aletas que en una sin ellas. La resistencia
adecuada de una aleta está dada por 1/(A*h*nf) , donde A es la superficie de la aleta y nf es
su efectividad (0< nf < 1) . Para aletas cortas de alta conductividad térmica nfes grande ,
pero disminuye al aumentar la longitud de la aleta.
Desde el punto de vista práctico solo se justifica el montaje de una aleta o superficie
extendida cuando se cumple la siguiente relación:
h≤ 0.25* (PK/A)
h = Coeficiente de película del fluido.
P = Perímetro de la sección de la aleta.
K = Conductividad térmica del material de la Aleta.
A = Superficie de la Aleta.
En casocontrario el aumento de transferencia de calor no es apreciable.
Para poder decidir sobre el tipo de aleta a poder usar se debe de tener en cuenta :





Especio disponible.
Caída de presión.
Facilidad de su manufactura.
Costo del material y su construcción.

Para poder plantear una ecuación para estos casos se debe tener en cuenta las siguientes
consideraciones:




Conducción unidimensional a lo largo de toda la aleta.
Conducción de calor en estado permanente.
El material usado se considera homogéneo , con un K= cte.
La temperatura en la base de la aleta se considera uniforme y constante.
La temperatura y el coeficiente pelicular convectivo del fluido que rodea la aleta es
constante e uniforme.

Las superficies extendidas pueden existir en muchos...