CP N°7 Superficies Extendidas Aletas _ TQ_ 28 Mayo 2020

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Ing. Ernesto J. Acevedo Lugo 
TRANSFERENCIA DE CALOR 
Jueves, 28 de mayo de 2020 
Tarea #5 
Superficies Extendidas 
 
#1.- Tres varillas, una hecha de vidrio de K = 1.09 W /moC , otra de aluminio puro K2 = 228 
W /moC y una producida de acero K3= 57 W /moC, todos tienen un diámetro de 1.25 cm, de 
30 cm de longitud, son calentados de su base a partir de 120oC hasta el extremo final. 
Las tres varillas extendidas, son expuestas al aire ambiente (longitudinalmente) a 20oC, el 
cual presenta un coeficiente de transferencia conectivo h = 9.0 W/m2 ºC . 
Encontrar: 
a. La distribución de temperatura de las varillas si el extremo se encuentra aislado. 
b. El flujo de calor desde las varillas 
 
#2.- Un extremo de una barra de acero de 0,3 m de largo está conectado a una pared de T 
= 204 oC. El otro extremo está conectado a otra pared que se mantiene a T = 93oC. Se sopla 
aire de un lado a otro de la barra de modo que se mantenga un coeficiente de transferencia 
de calor de 17 W /m2K en toda su superficie. Si el diámetro de la barra es de 5 cm. .Cual es 
la razón neta de perdida de calor? Si la temperatura del aire es Tf = 25ºC y la conductividad 
térmica del material es: K = 45W /m.ºC . 
 
 
 
#3.- Una aleta anular de aluminio de perfil rectangular se une a un tubo circular que tienen 
un diámetro externo de 25mm y a una temperatura superficial de 250o C. 
La aleta es de 1mm de espesor y 10mm de longitud y la temperatura y el coeficiente de 
convección asociados con el fluido adyacente son 25°C y 25 W/m2K, respectivamente. 
a) .Cual es la perdida de calor por la aleta? 
b) Si 200 de estas aletas están espaciadas en incrementos de 5mm a lo largo de la longitud 
del tubo. .Cual es la pérdida de calor por metro de longitud del tubo? 
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Ing. Ernesto J. Acevedo Lugo 
 
 
#4.- Una aleta recta de aluminio de perfil parabólico de ecuación, y=t(1 – x/L)2 con t=3mm, 
y L=10mm. Determine la disipación de calor de la aleta cuando la temperatura de la base es 
de 400K y está inmersa en un fluido a 300K con un coeficiente de transferencia de calor de 
40 W/m2K. Calcule además la masa de la aleta. 
 
 
#5.- El vapor de un sistema de calefacción fluye por tubos cuyo 
diámetro exterior es de 5 cm y cuyas paredes se mantienen a 180°C. 
Al tubo se le sujetan aletas circulares de la aleación de aluminio 
2024-T6 (k = 186 W/m . oC), de diámetro exterior de 6 cm y espesor 
constante de 1 mm. El espacio entre las aletas es de 3 mm y, por 
tanto, se tienen 250 aletas por metro de longitud del tubo. El calor 
se transfiere al aire circundante que está a T∞ = 25°C, con un 
coeficiente de transferencia de calor de 40 W/m2 oC. Determine el 
aumento en la transferencia de calor desde el tubo, por metro de 
longitud, como resultado de la adición de las aletas 
 
#6.- Una superficie caliente a 100°C se va a enfriar sujetándole 
aletas de pasador de aluminio (k = 237 W/m oC) de 0.25 cm de 
diámetro, 3 cm de largo y con una distancia entre centros de 0.6 
cm. La temperatura del medio circundante es de 30°C y el 
coeficiente de transferencia de calor sobre las superficies es de 35 
W/m2 oC. Determine la razón de la transferencia de calor desde la 
superficie para una sección de 1 m X 1 m de la placa. Determine 
también la efectividad total de las aletas. 
 
 
 
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Ing. Ernesto J. Acevedo Lugo 
#7.- Dos tubos de hierro fundido (k = 52 W/m oC) de 3 m de largo, 
0.4 cm de espesor y 10 cm de diámetro que conducen vapor de 
agua están conectados entre sí por medio de dos bridas de 1 cm 
de espesor cuyo diámetro exterior es de 20 cm. 
El vapor fluye en el interior del tubo a una temperatura promedio 
de 200°C con un coeficiente de transferencia de calor de 180 
W/m2 oC). La superficie exterior del tubo está expuesta a un 
ambiente a 12°C, con un coeficiente de transferencia de calor de 
25 W/m2 K. 
 
a) Si se descartan las bridas, determine la temperatura promedio 
de la superficie exterior del tubo. 
b) Con esta temperatura para la base de la brida y si se consideran 
a las bridas como aletas, determine la eficiencia de la aleta y la razón de la transferencia de 
calor desde ellas. 
c) ¿A qué longitud del tubo es equivalente la sección de las bridas para los fines de la 
transferencia de calor?