TRANSFERENCIA DE CALOR EN

SUPERFICIES EXTENDIDAS (ALETAS)

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.

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 contiguo, Las aletas se usan cuando el coeficiente de transferencia de calor por convección h es pequeño.

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:

Caso B:

Aleta con extremo Adiabático: Se considera aleta de este tipo cuando el área del extremo no intercambia calor con el fluido adyacente.

Caso C:

Aleta de extremo con Temperatura Establecida: Cuando se conoce la temperatura en el extremo de la aleta.

Caso D:

Aleta de Longitud Infinita

DESEMPEÑO DE UNA ALETA

Se sabe que las aletas se utilizan para aumentar la transferencia de calor de una fuente porque acrecientan el área efectiva de superficie, pero la aleta como tal representa una resistencia a la conducción del calor, por eso no hay seguridad de que la aleta aumente la transferencia de calor por ello se define la efectividad y eficiencia de una aleta como:

EFECTIVIDAD DE UNA ALETA ( εf):

La efectividad de una aleta se determina con la ecuación:

Ab: Area de contacto entre la base y la aleta

EFICIENCIA DE UNA ALETA (ηf ):

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 estuviera a la máxima temperatura (la temperatura de la base).

Eficiencia Global

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.