Conveccion del calor

1.- CONVECCIÓN

La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Éstos, al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, disminuyen su densidad y ascienden desplazandoel fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio de las corrientes ascendente y descendente del fluido.

La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Se incluye también elintercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica o asistida).
En la transferencia de calor libre o natural en la cual un fluido es más caliente o más frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturasen el fluido.

La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del Enfriamiento de Newton:

[pic]

Donde h es el coeficiente de convección (ó coeficiente de película), As es el área del cuerpo en contacto con el fluido, Ts es la temperatura en la superficie del cuerpo y [pic]es la temperatura del fluido lejos del cuerpo.
2.- TIPOS DE CONVECCIÓN

La convección se clasificaen natural y forzada. En la convección forzada se obliga al fluido a fluir mediante medios externos, como un ventilador o una bomba. En la convección natural el movimiento del fluido es debido a causas naturales, como el efecto de flotación, el cual se manifiesta con la subida del fluido caliente y el descenso del fluido frío.

➢ Convección Natural

Ocurre si las corrientes son laconsecuencia de la fuerza de flotación generada por la diferencia de densidad, que o su ves se generan por gradientes de temperatura en la masa de fluido. El flujo del aire a través de un radiador caliente es un ejemplo de convección natural.

Es debida al gradiente térmico, y se justifica:
 
1. Por la diferencia de densidad o de peso específico que aparece debido a las diferentes temperaturas.Esto produce que el fluido más frío circule hacia abajo y el más caliente hacia arriba, produciendo una corriente ascendente. En esta consideración participa la fuerza de gravedad, pero en el caso que ésta no entre en juego por estar el sistema en el espacio exterior, la convección natural tambien tiene lugar, por el siguiente punto.
 
2. Las partículas líquidas o gaseosas tienen movimientosrelativos continuos, que aumentan al aumentar sus estados térmicos. Este movimiento transporta la energía calórica en forma de energía cinética mientras se desplaza la partícula y va colisionando con las millones que encuentra en su camino, y a su vez éstas hacen lo mismo, verificándose una convección a nivel molecular de flujo muy turbulento. El movimiento de las partículas es conocido comomovimiento browniano.

➢ Convección Forzada

Ocurren cuando las corrientes se ponen en movimiento, por acción de algún mecanismo mecánico, tal como una bomba o un agitador. El flujo de calor hacia un fluido que se bombea a través de una tubería caliente es un ejemplo de convección forzada.

La convección forzada se clasifica a su vez en externa e interna dependiendo de si el flujo de fluido esinterno o externo. El flujo de un fluido se clasifica como interno o externo dependiendo de si se fuerza al fluido a fluir por un canal confinado (superficie interior) o por una superficie abierta. El flujo de un fluido no limitado por una superficie (placa, alambre, exterior de un tubo) es flujo externo. El flujo por un tubo o ducto es flujo interno si ese fluido está limitado por completo por...