Convección

CONVECCION:
Anteriormente se ha considerado el mecanismo y cálculo de
la transferencia de calor por conducción. La convección sólo se ha tenido
en cuenta en tanto en cuanto estaba relacionada con las condiciones
de contorno impuestas en un problema de conducción la transferencia de calor por convección
y, en particular, las maneras de predecir el valor del coeficiente de
transferencia decalor por convección, h. El tema de la transferencia de
calor por convección requiere un balance de energía junto con un análisis
de la dinámica de fluidos de los problemas a los que afecta.
En un fluido, la mayor parte del calor es transportado de una parte a otra del cuerpo por el mismo fluido.  Este proceso es llamado convección.
En un caso típico, el fluido próximo a una fuente de calor secalienta y se dilata ligeramente, haciéndose más liviano que el fluido más frío de las capas superiores.  Sube, entonces,  y es reemplazado por fluido más frío y más pesado.  Cuando el fluido más caliente llega a las partes más frías del recipiente, se enfría, se contrae, y comienza a caer de nuevo.
No es posible, en general, escribir una ecuación simple que relacione el flujo de calor porconvección a gradientes de temperatura u otros parámetros termodinámicos. cada caso debe tratarse por separado.
En aire quieto, la tasa de transmisión de calor por convección desde una superficie de área A está dada aproximadamente por la fórmula empírica :H = q A T
Donde T  es la diferencia de temperatura entre la superficie y el aire lejano a ella.
La constante de transmisión de calor porconvección q depende de la forma y la orientación de la superficie y también de T, es decir, del rango de temperaturas en juego.   Para una persona desnuda, se puede utilizar el valor medio q  =  7,1x10-3  Watt/m2/K.
Convección.
Ley de Newton.
Para que exista transmisión de calor por convección se considera que el calor fluirá a través de un medio cuyas moléculas o partículas presentan movimientorelativo, es decir un medio líquido, gaseoso, o más genéricamente un medio fluido.
Ejemplos de medios fluidos: aire, agua, oxigeno, aceites, etc., todos ellos claro está que a presión y temperatura en que tengan estado gaseoso, líquido o con una viscosidad suficiente para permitir el movimiento relativo de sus partículas.
La convección puede ser natural o forzada.
Convección natural.
Es debida algradiente 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 fluído 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 espacioexterior, la convección natural también tiene lugar, por el siguiente punto.
2. Las partículas líquidas o gaseosas tienen movimientos relativos contínuos, 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 lomismo, verificándose una convección a nivel molecular de flujo muy turbulento. El movimiento de las partículas es conocido como movimiento browniano.
Convección forzada.
Es cuando se aplican medios mecánicos para hacer circular el fluído.
Ejemplos: ventilador, bomba, agitador, etc.
Ley de Newton.
Newton estudió el mecanismo de convección en forma comparativa observando la circulación defluidos en un sistema de tubos cilíndricos concéntricos donde el fluido circula a contracorriente.
El estudio se realiza por comparación: la transmisión de calor se realiza en regímenes de circulación tanto laminar como turbulento. En estas condiciones, Newton midió cantidad de calor transferido ΔQ, el gradiente de temperaturas t y como consecuencia obtuvo experimentalmente una resistencia al flujo...