INTRODUCCIÓN

Las superficies extendidas se usan con referencia a un sólido que experimenta transferencia de energía por conducción dentro de su límite, así como su transferencia de energía por convección (y/o radiación) entre sus límites y sus alrededores. De manera que hay muchas situaciones que implican efectos combinados de conducción y convección, 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. A esta superficie extendida se denomina aletas.

1)¿Qué son las aletas de transferencia de calor?

Las aletas de enfriamiento son las que aumentan la transferencia de calor.

A la vista de la Ley de Newton del Enfriamiento: Q-punto conv = As * h * (Ts - Tf) Que modela la velocidad de transferencia de calor por convección entre una superficie y el fluido que la rodea, y teniendo en cuenta que en la mayoría de los casos tanto Ts (temperatura de la superficie) como Tf (temperatura del fluido) son condiciones de diseño prefijadas, las posibilidades para incrementar la velocidad de transferencia de calor desde una superficie al fluido que la rodea son dos: 

Aumentar el valor del coeficiente de película (h). Esto se puede hacer, por ejemplo, utilizando un ventilador para forzar la convección. En muchas ocasiones esta solución no resulta económicamente rentable o es demasiado complicada.  

Aumentar la superficie de intercambio (As) mediante elementos adicionales llamados, en general, aletas.

EN ESTA OPORTUNIDAD HABLARE SOBRE LAS ALETAS TRAPEZOIDALES

2) ¿Para qué se utilizan las aletas

trapezoidales?

Las aletas se utilizan en todos los enfriadores de aire, refrigeradores en seco, evaporadores y condensadores para transferir energía desde un medio líquido o refrigerante principal al aire aunque, en determinadas situaciones, el aire puede estar tan sucio que exista un riesgo de bloqueo. Las aletas aumentan la transferencia de calor de los enfriadores de aire y constan de placas de metal delgadas, con un espesor de 0,12–0,5 mm, que se encuentran fijadas a un enfriador de aire, refrigerador en seco, evaporador o condensador. Normalmente, las aletas están hechas de aluminio, material que tiene una buena conductividad térmica.

La transferencia de calor entre el metal y el aire resulta menos eficaz que desde el líquido al metal, por lo que se utilizan estas aletas para aumentar la superficie global y compensar así el menor rendimiento metal-aire.

3) Materiales con que se construyen

Las aletas trapezoidales de enfriamiento están hechas de materiales intensamente conductores como el aluminio. Mejoran la transferencia de calor desde una superficie al exponer un área más grande a la convección y radiación; son de uso común en la práctica para mejorar la transferencia de calor y a menudo incrementan la velocidad de esas transferencias desde una superficie con varios dobleces.

Ecuación

Eficiencia

4) Aplicaciones de las aletas trapezoidales

5) Uso de las aletas

Se usan las aletas o superficies extendidas con el fin de incrementar la razón de transferencia de calor de una superficie, en efecto las aletas convexas a una superficie aumenta el área total disponible para la transferencia de calor. En el análisis y diseño de una superficie con aleta, la cantidad de energía calorífica disipada por una sola aleta de un tipo geométrico dado, se determina auxiliándonos del gradiente de temperatura y el área transversal disponible para el flujo de calor en la base de la aleta. Entonces, el número total de aletas necesarias para disipar una cantidad de calor dada se determinara en base a la acumulación de transferencia de calor. La ecuación diferencial que describe la distribución de temperatura en una aleta resulta de un equilibrio de energía en una sección elemental de la aleta que es tanto conductora, como apta para la convección, a la vez. Puesto que un elemento de volumen elemental cualquiera experimenta tanto conducción como convección el problema es en realidad multidimensional. En consecuencia las aletas ofrecen una transmisión suave del problema unidimensional que hemos estado estudiando. Usualmente se usa una superficie con aletas cuando el fluido convectivo participante es un gas, ya que los coeficientes convectivos de transferencia de calor para un gas son usualmente menores que los de un líquido. Como ejemplo de una superficie con aletas se tienen los cilindros de la máquina de una motocicleta, y los calentadores caseros. Cuando se debe disipar energía calorífica de un vehículo espacial, donde no existe convección, se usan superficies con aletas que radian energía calorífica. Las aletas pueden ser con secciones transversales rectangulares, como tiras que se anexan a lo largo de un tubo, se les llama aletas longitudinales; o bien discos anulares concéntricos alrededor de un tubo, se les llama aletas trapezoidales.

El espesor de las aletas puede ser uniforme o variable.

CONCLUSIÓN Las aletas de enfriamiento son superficies de uso común en la

transferencia de calor y a menudo incrementan la velocidad de esa transferencia desde una superficie con varios dobleces. Modela la velocidad de transferencia de calor por convección entre una superficie y el fluido que la rodea. 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.

La ecuación diferencial que describe la distribución de temperatura en una aleta resulta de un equilibrio de energía en una sección elemental de la aleta que es tanto conductora, como apta para la transferencia de calor.