ALETAS
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ALETAS


DisciplinaLaboratório de Engenharia Química135 materiais153 seguidores
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA QUIMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BARBARA LOPES BORGES 
FRANCIELI CAROLINA SOUZA RIBEIRO 
JUAN CARLO BALLAN SANTOS 
VICTOR EIDY RIBEIRO TAKIGAMI 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PERFIL DE TEMPERATURA EM SÓLIDOS: ALETAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA B 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apucarana 
2019 
 
 
 
BARBARA LOPES BORGES 
FRANCIELI CAROLINA SOUZA RIBEIRO 
JUAN CARLO BALLAN SANTOS 
VICTOR EIDY RIBEIRO TAKIGAMI 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PERFIL DE TEMPERATURA EM SÓLIDOS: ALETAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório apresentado como requisito para 
obtenção de nota parcial na disciplina de 
Laboratório de Engenharia Química B, do 
curso de Engenharia Química, Universidade 
Tecnológica Federal do Paraná. 
 
Docente: Profª. Drª Maraisa Lopes de 
Menezes 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apucarana 
2019 
 
 
RESUMO 
 
As aletas são superfícies estendidas, utilizadas quando se tem o objetivo de 
aumentar a taxa de transferência de calor por meio da convecção. Essa por sua vez 
ocorre devido a dois fenômenos, a condução no interior do sólido e a convecção 
entre o sólido e o fluido. O material do qual a aleta é feita bem como o seu diâmetro 
influenciam diretamente nessa transferência de calor. O presente experimento teve 
como objetivo determinar os perfis de temperatura para aletas cilíndricas de 
diferentes materiais, encontrar o calor trocado em regime permanente e a 
efetividade das aletas, além de ajustar modelos da literatura aos dados 
experimentais para obter os coeficientes médios de transferência de calor, 
possibilitando, assim, um melhor entendimento sobre o desempenho das aletas. 
 
Palavras-chave: Aletas. Convecção. Eficiência. Temperatura. Superfície. 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1 - Representação do uso de aletas ................................................................ 8 
Figura 2 - Módulo experimental de aletas. ............................................................... 10 
Figura 3 - Perfil linearizado de temperatura ao longo da aleta de cobre (1/2\u201d) ......... 13 
Figura 4 - Perfil linearizado de temperatura ao longa da aleta de Aluminio 1/2'' ...... 14 
Figura 5 - Perfil linearizado de temperatura ao longo da aleta de Aço (1/2\u201d)............ 14 
Figura 6 - Perfil linearizado de temperatura ao longo da aleta de Aço (1\u201d) .............. 15 
Figura 7 - Perfil de temperatura ao longo da aleta de Cobre (1/2\u201d) semi-infinita ...... 19 
Figura 8 - Perfil de temperatura ao longo da aleta de Alumínio (1/2\u201d) semi-infinita .. 19 
Figura 9 - Perfil de temperatura ao longo da aleta de Aço (1/2\u201d) semi-infinita .......... 20 
Figura 10 - Perfil de temperatura ao longo da aleta de Aço (1\u201d) semi-infinita ........... 20 
Figura 11 - Perfil de temperatura ao longo da aleta de cobre (1/2\u201d) comparação 
adiabática, semi-infinita e experimental .................................................................... 23 
Figura 12 - Perfil de temperatura ao longo da aleta de alumínio (1/2\u201d) comparação 
adiabática, semi-infinita e experimental .................................................................... 24 
Figura 13 - Perfil de temperatura ao longo da aleta de aço (1/2\u201d) comparação 
adiabática, semi-infinita e experimental .................................................................... 24 
Figura 14 - Perfil de temperatura ao longo da aleta de aço (1\u201d) comparação 
adiabática, semi-infinita e experimental .................................................................... 25 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
Tabela 1 - Valores experimentais obtidos das aletas ................................................ 11 
Tabela 2 - Valores de ao longo da aleta ................................................................ 12 
Tabela 3 - Valores de ln \u3b8 ao longo da aleta............................................................. 13 
Tabela 4 \u2013 Dados obtidos para o cálculo do coeficiente convectivo ......................... 16 
Tabela 5 \u2013 Taxa de transferência de calor e efetividade de cada aleta .................... 17 
Tabela 6 \u2013 Temperatura experimental, teórica e desvios. ........................................ 18 
Tabela 7 \u2013 Temperatura experimental, teórica e desvios. ........................................ 22 
Tabela 8 - Valores de m, h e erro minimizado para a condição de contorno com 
extremidade adiabática ............................................................................................. 23 
Tabela 9 \u2013 Taxa de transferência de calor e efetividade de cada aleta .................... 26 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 7 
2. MATERIAIS E MÉTODOS.................................................................................... 9 
2.1. MATERIAIS ................................................................................................... 9 
2.2. MÉTODOS ................................................................................................... 10 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO ......................................................................... 11 
3.1 Caso para aleta infinita ................................................................................. 11 
3.2 Caso para aleta adiabática ........................................................................... 21 
4 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 26 
REFERÊNCIAS......................................................................................................... 28 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Aletas são extensões acrescentadas à uma superfície com o objetivo de 
incrementar a área de transmissão de calor, aumentando a quantidade total de calor 
transmitida por meio da convecção. A taxa de transferência de calor pode ser 
elevada por meio de um aumento do coeficiente convectivo (h) com o uso de 
sistemas que aumentem a velocidade do fluido que escoa na sua superfície ou que 
diminuam a temperatura do mesmo. Porém, estas soluções podem ter custos muito 
elevados tornando-as inviáveis. Assim sendo, as aletas são a alternativa mais 
utilizada, sendo estas superfícies estendidas de material condutor, disponível em 
diversos formatos, como retangulares, triangulares, parabólicas, circulares e de pino 
(DUARTE, 2012). 
O presente trabalho tem como propósito determinar os perfis de temperatura 
em regime permanente de diferentes barras metálicas com diâmetros variados, 
realizando um ajuste das equações propostas na literatura aos dados experimentais 
para obter os coeficientes médios de transmissão de calor. Tem-se também como 
objetivo a determinação do calor trocado pelas barras com o ambiente e a 
efetividade de cada aleta. 
Frente à necessidade do aumento da taxa de transferência de calor existente 
principalmente no meio industrial, faz-se necessária a utilização de superfícies 
estendidas ou aletas. Nas aletas a transferência de calor ocorre por meio de 
condução no interior do sólido e por radiação e/ou convecção para um fluido 
adjacente nas fronteiras do sólido. As aletas são feitas de materiais altamente 
condutores, sendo estes soldados sobre a superfície que se deseja resfriar. Nelas, a 
direção da transferência de calor nas fronteiras é perpendicular à direção principal 
da transferência de calor no interior do sólido, como pode ser observado na figura a 
seguir (ÇENGEL, 2009 ; INCROPERA, 2014). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Representação do uso de aletas 
 
Fonte: Incropera (2014).