Transferencia

CONVECCION

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 desplazando el fluido quese 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 el intercambio deenergía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica o asistida).

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

Enfriamiento de Newton:



Donde:
h: es el coeficiente convectivo de transferencia de calor, el cual depende del tipo de convección,velocidad, naturaleza del fluido y forma de contacto.
As: es el área perpendicular al flujo de calor.
Ts: es la temperatura a la que se encuentra la superficie.
T¥: es la temperatura del fluido o llamada a veces temperatura del ambiente, haciendo referencia a que es la temperatura del medio que rodea a la superficie.

FUNDAMENTOS DE LA CONVECCION

Planteamiento de un problema deconvección

Considere la condición de flujo de la Figura 4.1, donde el fluido con velocidad y temperatura (T) fluye sobre una superficie de forma arbitraria y de área A. Se supone que Ts > T por lo que produce un flujo de calor local hacia el fluido, dado por la ecuación de Newton. La transferencia de calor total que pasa a través de la superficie A se determina integrando el flujo de calor por unidadde área sobre el área, es decir:

(4.2)
Se define el coeficiente de convección promedio sobre toda la superficie A, como:

(4.3)
Luego al iguala las ecuaciones (4.2) y (4.3) se obtiene una relación entre el coeficiente de convección local y promedio

(4.4)
Para el caso de un problema sobre una placa plana de longitud x, la ecuación (4.4) se reduce a:

(4.5)
Como se podrá notar elproblema de transferencia de calor por convección consiste en determinar el coeficiente promedio de convección

CLASIFICACION DE LA CONVECCION

A continuación se presenta un diagrama que esquematiza la clasificación de la convección:

Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimientotransfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección.

VISCOSIDAD

La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones.Los gases y los líquidos tienen una propiedad conocida como la viscosidad, la cual se puede definir como la resistencia a fluir ofrecida por un líquido, resultante de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia. La viscosidad se produce por el efecto de corte o deslizamiento resultante del movimiento de una capa de fluido con respecto a otro y es completamente distinta de la atracciónmolecular. Se puede considerar como causada por la fricción interna de las moléculas y se presenta tanto en gases ideales como en líquidos y gases reales.
Dentro de un flujo, la viscosidad es la responsable de las fuerzas de fricción entre capas adyacentes de fluido. Estas fuerzas se denominan de esfuerzo cortante (“shearing stress”) y dependen del gradiente de velocidades del fluido....