Diapositiva aletas y aislamientos termicos

C
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANA
NÚCLEO FALCÓN – EXTENSIÓN PUNTO FIJO
Aletas y aislantes térmicos
Realizado por:
Jesus reyes CI:
28177650
Definición de aletas
Las aletas de transferencia de calor son estructuras alargadas que se colocan en la
superficie de un objeto con el fin de aumentar su área de superficie y mejorar la
transferencia de calor entre el objeto y su entorno. Las aletas son utilizadas en
una variedad de sistemas de intercambio de calor, desde sistemas de
refrigeración y aire acondicionado hasta motores y electrónica de alta potencia,
con el objetivo de mejorar la eficiencia de la transferencia de calor y reducir los
costos de operación y el impacto ambiental.
Utilidad
Las aletas de transferencia de calor son dispositivos utilizados para
aumentar la transferencia de calor entre dos medios o superficies de
diferentes temperaturas. Las aletas se utilizan comúnmente en aplicaciones
de enfriamiento para aumentar la eficiencia de los intercambiadores de calor
y reducir los tiempos de enfriamiento.La principal utilidad de las aletas de
transferencia de calor es aumentar el área de superficie de contacto entre los
medios a temperaturas diferentes, lo que aumenta la tasa de transferencia
de calor.
Al aumentar el área de superficie, se permite que una mayor cantidad de
calor se transfiera en un período de tiempo dado, lo que aumenta la
eficiencia del intercambio de calor.Además de aumentar la eficiencia de los
intercambiadores de calor, las aletas también pueden ayudar a reducir los
costos de energía y mejorar el rendimiento de los sistemas de enfriamiento y
calefacción. Las aletas se utilizan comúnmente en radiadores, evaporadores,
condensadores y otros dispositivos de transferencia de calor para mejorar su
desempeño y eficiencia.
Tipos de aletas
Aletas rectangulares: son las aletas más
simples y comunes, con una forma rectangular y
una sección transversal plana. Son muy utilizados
en sistemas de intercambio de calor de baja y
media velocidad.
Aletas circulares: tienen una forma circular y se
utilizan en aplicaciones donde se requiere una
alta transferencia de calor en un espacio limitado.
Aletas trapezoidales: A tienen una
forma trapezoidal y se utilizan en
aplicaciones donde se requiere una
mayor resistencia mecánica y una
mayor resistencia al flujo de aire o
líquido.
Aletas perforadas: tienen agujeros
en su superficie y se utilizan en
aplicaciones donde se requiere una
mayor resistencia mecánica y una
menor obstrucción del flujo de aire o
líquido.
Fórmulas para calcular la transferencia
de calor en aletas
Existen varias fórmulas para calcular la transferencia de calor en aletas, y la elección de la fórmula depende de las condiciones
específicas del problema. A continuación, se presentan algunas de las fórmulas más comunes:
Fórmula de transferencia de calor de Fourier para aletas rectangulares:Q = kAdeltaT/L Donde:
Q es la tasa de transferencia de calor
k es la conductividad térmica del material de la aleta
A es el área de la sección transversal de la aleta delta
T es la diferencia de temperatura entre la aleta y el medio circundante
L es la longitud de la aleta
Fórmula de Biot para aletas cilíndricas:Q = 2pikL(Tb - Tinf)/(ln(r2/r1))
Donde:Q es la tasa de transferencia de calor
k es la conductividad térmica del material de la aleta
L es la longitud de la aleta
Tb es la temperatura en la base de la aleta
Tinf es la temperatura del medio circundante
r1 y r2 son los radios interno y externo de la aleta, respectivamente
Fórmula de transferencia de calor de la aleta extendida:Q = hA(Tb - Tinf) Donde:
Q es la tasa de transferencia de calor
h es el coeficiente de transferencia de calor convectiva entre la aleta y el medio circundante
A es el área superficial de la aleta extendida
Tb es la temperatura en la base de la aleta
Tinf es la temperatura del medio circundante
● Tipos de materiales con el que son fabricados
Las aletas para transferencia de calor se pueden fabricar en una amplia variedad de
materiales, dependiendo de las características específicas de la aplicación y los requisitos de
diseño. Algunos de los materiales más comunes utilizados para construir aletas de
transferencia de calor son:
Aluminio: es un material ligero y resistente que tiene una alta conductividad térmica. Las aletas
de aluminio son comunes en sistemas de refrigeración y aire acondicionado debido a su alta
eficiencia de transferencia de calor y su capacidad para disipar el calor rápidamente.
Cobre: ​​es un excelente conductor de calor y se utiliza habitualmente en aplicaciones de alta
eficiencia térmica, como en sistemas de calefacción y refrigeración, radiadores y sistemas de
intercambio de calor de alta potencia.
Acero inoxidable: es un material resistente y duradero que se utiliza normalmente en
aplicaciones de alta temperatura y alta presión.
Los metales compuestos: materiales que combinan 2 o más metales que tengan una buena
conductividad térmica
● Aplicaciones de la vida real
Las aletas de transferencia de calor tienen una
Aire acondicionado y refrigeración: las aletas de transferencia de calor se utilizan
habitualmente en los sistemas de aire acondicionado y refrigeración, donde se
colocan en los evaporadores y condensadores para aumentar la eficiencia de
transferencia de calor.
Motores de combustión interna: se utilizan aletas de transferencia de calor en los
motores de combustión interna, como en los motores de automóviles, para mejorar la
disipación de calor y reducir la temperatura de los cilindros, lo que a su vez mejora la
eficiencia del motor y prolonga su vida útil.
Sistemas de calefacción: se utilizan aletas de transferencia de calor en sistemas de
calefacción, como radiadores y calentadores de agua, para mejorar la transferencia de
calor entre el agua y el entorno.
Electrónica de alta potencia: las
aletas de transferencia de calor se
utilizan en electrónica de alta
potencia, como en fuentes de
alimentación y amplificadores de
audio, para disipar el calor generado
por los componentes electrónicos y
evitar el sobrecalentamiento.
Industria química y petroquímica:
se utilizan aletas de transferencia de
calor en los intercambiadores de calor
utilizados en la industria química y
petroquímica para transferir calor de
un fluido a otro.Energía renovable: las
aletas de transferencia de calor se
utilizan en sistemas de energía
renovable, como paneles solares y
turbinas eólicas, para mejorar la
eficiencia de transferencia de calor y
mejorar el rendimiento del sistema.
2.1 Aislamientos térmicos:
El aislamiento térmico es un material o conjunto de materiales que se utilizan para reducir
la transferencia de calor entre dos ambientes con diferentes temperaturas. El objetivo del
aislamiento térmico es minimizar la pérdida de calor en invierno y la entrada de calor en
verano, mejorando así la eficiencia energética y reduciendo los costos de calefacción y
refrigeración.El aislamiento térmico puede ser utilizado en una variedad de aplicaciones,
desde edificios y estructuras hasta equipos y procesos industriales. Los materiales de
aislamiento térmico pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos y pueden ser fabricados a
partir de una amplia variedad de materiales, como fibra de vidrio, espuma de poliestireno,
celulosa, lana mineral, corcho, poliuretano, entre otros.Los materiales de aislamiento
térmico funcionan mediante la creación de una barrera que reduce la transferencia de
calor. Esta barrera puede ser creada de varias maneras, como mediante la reflexión de la
radiación térmica, la reducción de la conducción térmica o la disminución de la convección
térmica.
Utilidades de los aislamientos térmicos
Protección contra incendios: Los aislamientos térmicos pueden proporcionar una barrera contra el
fuego, reduciendo la propagación de las llamas y minimizando el daño causado por el calor.
Reducción de la condensación: Los aislamientos térmicos pueden reducir la condensación en superficies
frías, como tuberías de agua fría o equipos de refrigeración. Al reducir la transferencia de calor, se reduce
la posibilidad de que se forme condensación, lo que puede proteger la integridad estructural de los
materiales y reducir la posibilidad de daños por corrosión.
confort: Los aislamientos térmicos pueden mejorar el confort térmico en un espacio interior,
manteniendo una temperatura constante y cómoda. Esto es especialmente importante en climas
extremos, donde las temperaturas pueden variar significativamente de dia y de noche
Ahorro de energía: Los aislamientos térmicos pueden reducir la cantidad de energía necesaria para
calentar o enfriar un espacio o un sistema. Al reducir la transferencia de calor, se reduce la carga térmica
en el sistema, lo que puede resultar en menores costos de energía.
Tipos de aislamientos térmicos
Fibra de vidrio: es un material aislante hecho de vidrio reciclado y se
utiliza comúnmente en la construcción de edificios. Es resistente al
fuego, no se degrada con el tiempo y es fácil de instalar.
Lana mineral: es un material aislante hecho de roca volcánica o
escoria de alto horno y se usa comúnmente en la construcción de
edificios y en la industria. Es resistente al fuego, a la humedad y a los
insectos, y es fácil de instalar.
Espuma de poliuretano: es un material aislante hecho
de polímero y se utiliza comúnmente en la construcción
de edificios y en la industria. Es resistente al fuego, a la
humedad y a los insectos, y es fácil de instalar
Aislamiento de aerogel: El aerogel es un material
extremadamente ligero y aislante que se utiliza en
aplicaciones de alta tecnología, como la aeronáutica y
la industria espacial. El aerogel tiene una capacidad de
aislamiento térmico muy alta, pero es costoso y no se
utiliza en aplicaciones de construcción convencionales.
Aplicaciones de los aislantes
térmicos
Construcción: Los aislantes térmicos se utilizan en la
construcción de edificios para reducir la transferencia de calor a
través de las paredes, techos y pisos. Los aislantes térmicos
pueden mejorar la eficiencia energética de un edificio, reducir los
costos de energía y mejorar el confort térmico.
Transporte: Los aislantes térmicos se utilizan en el transporte
para reducir la transferencia de calor entre el interior y el exterior
de los vehículos. Se pueden utilizar en aviones, automóviles,
trenes y barcos para mejorar la eficiencia energética y reducir el
consumo de combustible.
Almacenamiento de alimentos: Los aislantes térmicos se utilizan en
la fabricación de equipos de refrigeración y congelación para
mantener una temperatura constante y reducir la pérdida de
energía. Los aislantes térmicos pueden proteger la calidad y la
seguridad de los alimentos almacenados.
Equipos electrónicos: Los aislantes térmicos se utilizan en
equipos electrónicos para disipar el calor generado por los
componentes y evitar el sobrecalentamiento. Se pueden
utilizar en computadoras, televisores, equipos de sonido y
otros dispositivos electrónicos para mejorar su rendimiento y
prolongar su vida útil.
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  • 1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANA NÚCLEO FALCÓN – EXTENSIÓN PUNTO FIJO Aletas y aislantes térmicos Realizado por: Jesus reyes CI: 28177650
  • 2. Definición de aletas Las aletas de transferencia de calor son estructuras alargadas que se colocan en la superficie de un objeto con el fin de aumentar su área de superficie y mejorar la transferencia de calor entre el objeto y su entorno. Las aletas son utilizadas en una variedad de sistemas de intercambio de calor, desde sistemas de refrigeración y aire acondicionado hasta motores y electrónica de alta potencia, con el objetivo de mejorar la eficiencia de la transferencia de calor y reducir los costos de operación y el impacto ambiental.
  • 3. Utilidad Las aletas de transferencia de calor son dispositivos utilizados para aumentar la transferencia de calor entre dos medios o superficies de diferentes temperaturas. Las aletas se utilizan comúnmente en aplicaciones de enfriamiento para aumentar la eficiencia de los intercambiadores de calor y reducir los tiempos de enfriamiento.La principal utilidad de las aletas de transferencia de calor es aumentar el área de superficie de contacto entre los medios a temperaturas diferentes, lo que aumenta la tasa de transferencia de calor. Al aumentar el área de superficie, se permite que una mayor cantidad de calor se transfiera en un período de tiempo dado, lo que aumenta la eficiencia del intercambio de calor.Además de aumentar la eficiencia de los intercambiadores de calor, las aletas también pueden ayudar a reducir los costos de energía y mejorar el rendimiento de los sistemas de enfriamiento y calefacción. Las aletas se utilizan comúnmente en radiadores, evaporadores, condensadores y otros dispositivos de transferencia de calor para mejorar su desempeño y eficiencia.
  • 4. Tipos de aletas Aletas rectangulares: son las aletas más simples y comunes, con una forma rectangular y una sección transversal plana. Son muy utilizados en sistemas de intercambio de calor de baja y media velocidad. Aletas circulares: tienen una forma circular y se utilizan en aplicaciones donde se requiere una alta transferencia de calor en un espacio limitado. Aletas trapezoidales: A tienen una forma trapezoidal y se utilizan en aplicaciones donde se requiere una mayor resistencia mecánica y una mayor resistencia al flujo de aire o líquido. Aletas perforadas: tienen agujeros en su superficie y se utilizan en aplicaciones donde se requiere una mayor resistencia mecánica y una menor obstrucción del flujo de aire o líquido.
  • 5. Fórmulas para calcular la transferencia de calor en aletas Existen varias fórmulas para calcular la transferencia de calor en aletas, y la elección de la fórmula depende de las condiciones específicas del problema. A continuación, se presentan algunas de las fórmulas más comunes: Fórmula de transferencia de calor de Fourier para aletas rectangulares:Q = kAdeltaT/L Donde: Q es la tasa de transferencia de calor k es la conductividad térmica del material de la aleta A es el área de la sección transversal de la aleta delta T es la diferencia de temperatura entre la aleta y el medio circundante L es la longitud de la aleta Fórmula de Biot para aletas cilíndricas:Q = 2pikL(Tb - Tinf)/(ln(r2/r1)) Donde:Q es la tasa de transferencia de calor k es la conductividad térmica del material de la aleta L es la longitud de la aleta Tb es la temperatura en la base de la aleta Tinf es la temperatura del medio circundante r1 y r2 son los radios interno y externo de la aleta, respectivamente Fórmula de transferencia de calor de la aleta extendida:Q = hA(Tb - Tinf) Donde: Q es la tasa de transferencia de calor h es el coeficiente de transferencia de calor convectiva entre la aleta y el medio circundante A es el área superficial de la aleta extendida Tb es la temperatura en la base de la aleta Tinf es la temperatura del medio circundante
  • 6. ● Tipos de materiales con el que son fabricados Las aletas para transferencia de calor se pueden fabricar en una amplia variedad de materiales, dependiendo de las características específicas de la aplicación y los requisitos de diseño. Algunos de los materiales más comunes utilizados para construir aletas de transferencia de calor son: Aluminio: es un material ligero y resistente que tiene una alta conductividad térmica. Las aletas de aluminio son comunes en sistemas de refrigeración y aire acondicionado debido a su alta eficiencia de transferencia de calor y su capacidad para disipar el calor rápidamente. Cobre: ​​es un excelente conductor de calor y se utiliza habitualmente en aplicaciones de alta eficiencia térmica, como en sistemas de calefacción y refrigeración, radiadores y sistemas de intercambio de calor de alta potencia. Acero inoxidable: es un material resistente y duradero que se utiliza normalmente en aplicaciones de alta temperatura y alta presión. Los metales compuestos: materiales que combinan 2 o más metales que tengan una buena conductividad térmica
  • 7. ● Aplicaciones de la vida real Las aletas de transferencia de calor tienen una Aire acondicionado y refrigeración: las aletas de transferencia de calor se utilizan habitualmente en los sistemas de aire acondicionado y refrigeración, donde se colocan en los evaporadores y condensadores para aumentar la eficiencia de transferencia de calor. Motores de combustión interna: se utilizan aletas de transferencia de calor en los motores de combustión interna, como en los motores de automóviles, para mejorar la disipación de calor y reducir la temperatura de los cilindros, lo que a su vez mejora la eficiencia del motor y prolonga su vida útil. Sistemas de calefacción: se utilizan aletas de transferencia de calor en sistemas de calefacción, como radiadores y calentadores de agua, para mejorar la transferencia de calor entre el agua y el entorno.
  • 8. Electrónica de alta potencia: las aletas de transferencia de calor se utilizan en electrónica de alta potencia, como en fuentes de alimentación y amplificadores de audio, para disipar el calor generado por los componentes electrónicos y evitar el sobrecalentamiento. Industria química y petroquímica: se utilizan aletas de transferencia de calor en los intercambiadores de calor utilizados en la industria química y petroquímica para transferir calor de un fluido a otro.Energía renovable: las aletas de transferencia de calor se utilizan en sistemas de energía renovable, como paneles solares y turbinas eólicas, para mejorar la eficiencia de transferencia de calor y mejorar el rendimiento del sistema.
  • 9. 2.1 Aislamientos térmicos: El aislamiento térmico es un material o conjunto de materiales que se utilizan para reducir la transferencia de calor entre dos ambientes con diferentes temperaturas. El objetivo del aislamiento térmico es minimizar la pérdida de calor en invierno y la entrada de calor en verano, mejorando así la eficiencia energética y reduciendo los costos de calefacción y refrigeración.El aislamiento térmico puede ser utilizado en una variedad de aplicaciones, desde edificios y estructuras hasta equipos y procesos industriales. Los materiales de aislamiento térmico pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos y pueden ser fabricados a partir de una amplia variedad de materiales, como fibra de vidrio, espuma de poliestireno, celulosa, lana mineral, corcho, poliuretano, entre otros.Los materiales de aislamiento térmico funcionan mediante la creación de una barrera que reduce la transferencia de calor. Esta barrera puede ser creada de varias maneras, como mediante la reflexión de la radiación térmica, la reducción de la conducción térmica o la disminución de la convección térmica.
  • 10. Utilidades de los aislamientos térmicos Protección contra incendios: Los aislamientos térmicos pueden proporcionar una barrera contra el fuego, reduciendo la propagación de las llamas y minimizando el daño causado por el calor. Reducción de la condensación: Los aislamientos térmicos pueden reducir la condensación en superficies frías, como tuberías de agua fría o equipos de refrigeración. Al reducir la transferencia de calor, se reduce la posibilidad de que se forme condensación, lo que puede proteger la integridad estructural de los materiales y reducir la posibilidad de daños por corrosión. confort: Los aislamientos térmicos pueden mejorar el confort térmico en un espacio interior, manteniendo una temperatura constante y cómoda. Esto es especialmente importante en climas extremos, donde las temperaturas pueden variar significativamente de dia y de noche Ahorro de energía: Los aislamientos térmicos pueden reducir la cantidad de energía necesaria para calentar o enfriar un espacio o un sistema. Al reducir la transferencia de calor, se reduce la carga térmica en el sistema, lo que puede resultar en menores costos de energía.
  • 11. Tipos de aislamientos térmicos Fibra de vidrio: es un material aislante hecho de vidrio reciclado y se utiliza comúnmente en la construcción de edificios. Es resistente al fuego, no se degrada con el tiempo y es fácil de instalar. Lana mineral: es un material aislante hecho de roca volcánica o escoria de alto horno y se usa comúnmente en la construcción de edificios y en la industria. Es resistente al fuego, a la humedad y a los insectos, y es fácil de instalar. Espuma de poliuretano: es un material aislante hecho de polímero y se utiliza comúnmente en la construcción de edificios y en la industria. Es resistente al fuego, a la humedad y a los insectos, y es fácil de instalar Aislamiento de aerogel: El aerogel es un material extremadamente ligero y aislante que se utiliza en aplicaciones de alta tecnología, como la aeronáutica y la industria espacial. El aerogel tiene una capacidad de aislamiento térmico muy alta, pero es costoso y no se utiliza en aplicaciones de construcción convencionales.
  • 12. Aplicaciones de los aislantes térmicos Construcción: Los aislantes térmicos se utilizan en la construcción de edificios para reducir la transferencia de calor a través de las paredes, techos y pisos. Los aislantes térmicos pueden mejorar la eficiencia energética de un edificio, reducir los costos de energía y mejorar el confort térmico. Transporte: Los aislantes térmicos se utilizan en el transporte para reducir la transferencia de calor entre el interior y el exterior de los vehículos. Se pueden utilizar en aviones, automóviles, trenes y barcos para mejorar la eficiencia energética y reducir el consumo de combustible. Almacenamiento de alimentos: Los aislantes térmicos se utilizan en la fabricación de equipos de refrigeración y congelación para mantener una temperatura constante y reducir la pérdida de energía. Los aislantes térmicos pueden proteger la calidad y la seguridad de los alimentos almacenados. Equipos electrónicos: Los aislantes térmicos se utilizan en equipos electrónicos para disipar el calor generado por los componentes y evitar el sobrecalentamiento. Se pueden utilizar en computadoras, televisores, equipos de sonido y otros dispositivos electrónicos para mejorar su rendimiento y prolongar su vida útil.