Convección

Conoce todo acerca de los mecanismos de transferencia de calor por convección. Sus características, funciones y tipos.

¿Qué es la transferencia de calor por convección?

Para comprender y responder en que consiste este tipo de transferencia térmica y sus tipos, los cuales son tres; conducción, convección y radiación. El segundo ocurre mediante el movimiento de fluidos, por evaporación de agua (Gas) y de líquidos.

¿Cómo se da y ocurre este mecanismo de transferencia? Esto ocurre, cuando un movimiento de líquidos a altas o bajas temperaturas se pone en contacto con otro objeto, causando el trabajo de energía y la liberación de vapor de agua al medio ambiente. El proceso activo de las moléculas hace que la energía se transfiera al objeto mas cercano. Hasta equiparar sus temperaturas por Entropía.

Tipos de transferencia de calor por convección

Convección Natural

Conocido como transferencia de energía por convección libre, este movimiento de fluidos se da por causas naturales, muy parecido a la convección atmosférica. La energía fluye y trabaja mientras que su temperatura se iguala con el objeto o la superficie que la sostiene, el proceso de libración de gases determina que la energía esta activa y en trabajo.

Convección Forzada

Esta ocurre cuando un fluido es puesto en movimiento o trabajo mediante mecanismos artificiales, como un refrigerador, bombas, cocina, etc. Por una fuerza mecánica que induce la baja o alta temperatura de un líquido. La convección forzada también se clasifica en de dos formas:

Interna: esta se da cuando el fluido se encuentra atrapado en un objeto solido que lo mantiene concentrado, sin la opción de poder expandir su energía. Lo que causa su elevación rápida de temperatura y posterior evaporación.

Externa: en esta el fluido o líquido no encuentra resistencia física para expandirse su energía, causando que la alta o baja temperatura se extienda indefinidamente. La diferencia entre convección forzada interna y externa solo radica en su flujo de conductividad, ya que ambos procesos son independientes. Un mismo fluido contiene el potencial de ser un flujo externo o interno.

Diferencia entre convección forzada y natural: la única diferencia real es el medio de activación de temperatura de las moléculas de energía. En una convección natural se dan por si mismas por fuerzas atmosféricas, mientras que la forzada activa o disminuye el trabajo de las partículas de energía por procesos artificiales o mixtos.

“Ejercicios resueltos de transferencia de calor por convección”.

coeficiente de transferencia de calor por convección: se da por elaboraciones matemáticas de cálculos, según el coeficiente de valor en la temperatura total, la superficie, y la pared. Fundamentados en la ley de enfriamiento de Newton. Expresadas en las formas de transmisión del calor por conducción, convección y radiación.

• Q: Calor transferido en unidad de tiempo.
• A: Área o proporción del objeto.
• h: Coeficiente de transferencia de calor.
• T: temperatura de la superficie y del fluido.
•  b: Exponente a escala.

Por ejemplo, la transmisión de calor que se da al calentar agua en un recipiente con la flama de una vela es de tipo convección, concentrándonos en el agua ya que experimenta un movimiento circular (el agua caliente sube y el agua fría se concentra en la parte inferior de la cacerola).

Aunado al ejemplo anterior, la transferencia de calor que adquiere una cuchara al dejarla en una olla sobre la estufa es de conducción.

Características de calor por convección

• Es el mecanismo de transmisión de calor más común para los fluidos.
• Ocurre mediante un proceso natural, aun la convención forzada termina siendo una convección mixta.
• La transferencia de calor se puede dar entre varios tipos de sustancias; transferencia de calor entre un gas y un sólido, entre un líquido y un sólido, entre dos líquidos, y entre un gas y un líquido.
• El proceso de convección natural también puede estar en la categoría de conducción por transferencia de calor.

Experimento de transferencia de calor por convección:

Ejemplos de transmisión de calor por convección en la naturaleza

• La transferencia de calor natural entre la interacción que el medio ambiente tiene sobre la temperatura corporal del cuerpo.
• Transferencia de calor entre un líquido y material a altas temperaturas como la lava volcánica al tocar el agua de mar.
• La convección de dos líquidos a diferentes temperaturas como la desembocadura de un rio hacia mar abierto.
• La convección entre el suelo y el líquido causando su evaporación.
• La transferencia de calor que tiene el líquido al cambio estacionario de la temperatura ambiental.   

Ejemplos de transferencia de calor por medio de convección forzada

• El proceso de calefacción del agua por tubería a gas.
• La transferencia de calor de un secador de pelo a la ropa.
• La convección entre un líquido y su recipiente en un horno.
• La convección de bajar la temperatura de un líquido en un refrigerador.
• El proceso de enfriamiento del cuerpo mediante un aire acondicionado.