Propuesta de un perfil óptimo de aletas para la intensificación de la transferencia de calor en aerocondensadores.

Abstract

Debido a sus innumerables aplicaciones industriales tales como los radiadores automotrices, el aire acondicionado, la refrigeración de componentes electrónicos, entre otras, y a variables críticas para su diseño, tales como las limitaciones de peso o del espacio disponible para la destinación de las aletas, es de sumo interés, obtener expresiones analíticas y/o gráficas de eficiencia y dimensiones óptimas, para lograr en el menor espacio o con el menor peso, la máxima disipación de calor. En esta investigación se ha analizado la transferencia de calor en aletas planas (aquella en la cual su longitud medida en la dirección normal al plano de la hoja, es pequeña comparada con su altura y espesor) mediante el uso de modelos unidimensionales. Tal análisis ha sido efectuado para cuatro geometrías seleccionadas. El aporte de este trabajo a la generación de nuevo conocimiento es la obtención de expresiones analíticas para la distribución de temperatura, el flujo de calor y la eficiencia de la aleta. Además, se han explorado algunos comportamientos óptimos en las superficies extendidas analizadas. La metodología utilizada en el análisis consistió en la solución de la ecuación diferencial general para las aletas planas para la función perfil correspondiente a cada geometría para las condiciones de frontera establecidas, obteniendo de esta forma la distribución de temperaturas, el calor disipado y su eficiencia. Para el proceso de optimización, la altura y el espesor de la aleta óptimas son aquellas para las cuales se disipa la máxima cantidad de calor. El hallazgo principal en el análisis efectuado está relacionado con la eficiencia de las distintas geometrías, que, para este análisis, difieren de los reportados en la literatura bajo el enfoque clásico, mostrando que los resultados aceptados por la comunidad especializada en el tema no pueden emplearse indistintamente a todas las aplicaciones de las aletas a nivel práctico.