{"id":49758,"date":"2020-01-06T20:30:38","date_gmt":"2020-01-06T19:30:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-la-conveccion-natural-conveccion-libre-definicion\/"},"modified":"2020-01-06T20:34:17","modified_gmt":"2020-01-06T19:34:17","slug":"que-es-la-conveccion-natural-conveccion-libre-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-conveccion-natural-conveccion-libre-definicion\/","title":{"rendered":"Qu\u00e9 es la convecci\u00f3n natural &#8211; Convecci\u00f3n libre &#8211; Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"<div class=\"su-quote su-quote-style-default\">\n<div class=\"su-quote-inner su-clearfix\">La convecci\u00f3n natural, tambi\u00e9n conocida como convecci\u00f3n libre, es un mecanismo, o tipo de transporte de masa y calor, en el que el movimiento del fluido se genera solo por diferencias de densidad en el fluido.\u00a0Ingenieria termal<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"su-divider su-divider-style-dotted\"><\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2>Convecci\u00f3n natural &#8211; Convecci\u00f3n libre<\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Natural-Convection-boundary-layer.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-20642 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Natural-Convection-boundary-layer-184x300.png\" alt=\"Convecci\u00f3n natural - capa l\u00edmite\" width=\"184\" height=\"300\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Natural-Convection-boundary-layer-184x300.png\" \/><\/a>En general, la\u00a0<a title=\"Convecci\u00f3n - Transferencia de calor por convecci\u00f3n\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-conveccion-transferencia-de-calor-por-conveccion-definicion\/\">convecci\u00f3n<\/a>\u00a0es la transferencia de masa o la transferencia de calor debido al movimiento masivo de mol\u00e9culas dentro de fluidos como gases y l\u00edquidos.\u00a0Aunque los l\u00edquidos y gases generalmente no son muy buenos conductores de calor, pueden transferir calor r\u00e1pidamente por convecci\u00f3n.\u00a0La convecci\u00f3n tiene lugar a trav\u00e9s de la advecci\u00f3n, difusi\u00f3n o ambas.\u00a0En los cap\u00edtulos anteriores consideramos la transferencia por convecci\u00f3n en flujos de fluidos que se originan a partir de una condici\u00f3n de forzamiento externo: convecci\u00f3n forzada.\u00a0En este cap\u00edtulo, consideramos\u00a0<strong>la convecci\u00f3n natural<\/strong>\u00a0, donde cualquier movimiento de fluidos ocurre por medios naturales como la\u00a0<strong>flotabilidad<\/strong>\u00a0.<\/p>\n<p><strong>Definici\u00f3n de convecci\u00f3n natural<\/strong><\/p>\n<p><strong>La convecci\u00f3n natural<\/strong>\u00a0, conocida tambi\u00e9n como\u00a0<strong>convecci\u00f3n libre,<\/strong>\u00a0es un mecanismo, o tipo de\u00a0<a title=\"Transferencia de calor\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-transferencia-de-calor-definicion\/\">transporte<\/a>\u00a0de masa y\u00a0<a title=\"Transferencia de calor\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-transferencia-de-calor-definicion\/\">calor<\/a>\u00a0, en el que el movimiento del fluido se genera solo por\u00a0<strong>diferencias de densidad<\/strong>\u00a0en el fluido que se producen debido a gradientes de temperatura, no por una fuente externa (como una bomba, ventilador, dispositivo de succi\u00f3n, etc.).<\/p>\n<p>En\u00a0<strong>la convecci\u00f3n natural<\/strong>\u00a0, el fluido que rodea una fuente de calor recibe calor y, por\u00a0<strong>expansi\u00f3n t\u00e9rmica, se<\/strong>\u00a0vuelve menos denso y se eleva.\u00a0La expansi\u00f3n t\u00e9rmica del fluido juega un papel crucial.\u00a0En otras palabras, los componentes m\u00e1s pesados \u200b\u200b(m\u00e1s densos) caer\u00e1n, mientras que los componentes m\u00e1s livianos (menos densos) se elevar\u00e1n, lo que provocar\u00e1 un movimiento de fluido a granel.\u00a0<strong>La convecci\u00f3n natural<\/strong>\u00a0solo puede ocurrir en un campo gravitacional o en presencia de otra\u00a0<strong>aceleraci\u00f3n adecuada<\/strong>\u00a0, como:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>aceleraci\u00f3n<\/strong><\/li>\n<li><strong>fuerza centr\u00edfuga<\/strong><\/li>\n<li><strong>fuerza Coriolis<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<p><strong>La convecci\u00f3n natural<\/strong>\u00a0esencialmente no opera en la \u00f3rbita de la Tierra.\u00a0Por ejemplo, en la Estaci\u00f3n Espacial Internacional en \u00f3rbita, se requieren otros mecanismos de transferencia de calor para evitar el sobrecalentamiento de los componentes electr\u00f3nicos.<\/p>\n<h2>Convecci\u00f3n natural &#8211; Transferencia de calor<\/h2>\n<p>Del mismo modo que para la convecci\u00f3n forzada, tambi\u00e9n\u00a0se produce la\u00a0<strong>transferencia de calor por convecci\u00f3n natural<\/strong>\u00a0tanto\u00a0<strong>por\u00a0<\/strong><strong>difusi\u00f3n t\u00e9rmica<\/strong>\u00a0(el movimiento aleatorio de las mol\u00e9culas de fluido) como\u00a0<strong>por advecci\u00f3n<\/strong>\u00a0, en la cual la materia o el calor es transportado por el movimiento a gran escala de las corrientes en el fluido.\u00a0<strong>\u00a0En la superficie,<\/strong>\u00a0el flujo de energ\u00eda ocurre\u00a0<strong>puramente por conducci\u00f3n,<\/strong>\u00a0incluso en convecci\u00f3n.\u00a0Es debido al hecho, siempre hay una\u00a0<strong>capa delgada de pel\u00edcula de fluido estancada<\/strong>en la superficie de transferencia de calor.\u00a0Pero en las siguientes capas se producen movimientos de conducci\u00f3n y difusi\u00f3n de masa en el nivel molecular o macrosc\u00f3pico.\u00a0Debido al movimiento de masa, la tasa de transferencia de energ\u00eda es mayor.\u00a0A mayor velocidad de movimiento de masa, m\u00e1s delgada ser\u00e1 la capa de pel\u00edcula de fluido estancada y mayor ser\u00e1 la velocidad de flujo de calor.<\/p>\n<p>Sabemos que la densidad de gases y l\u00edquidos depende de la temperatura, generalmente disminuyendo (debido a la expansi\u00f3n del fluido) con el aumento de la temperatura.<\/p>\n<p>La magnitud de la transferencia de calor por convecci\u00f3n natural entre una superficie y un fluido est\u00e1 directamente relacionada con la velocidad de flujo del fluido inducida por\u00a0<strong>la convecci\u00f3n natural<\/strong>\u00a0.\u00a0Cuanto mayor sea la velocidad de flujo, mayor ser\u00e1 la velocidad de transferencia de calor.\u00a0El caudal en caso de convecci\u00f3n natural se establece mediante el\u00a0<strong>equilibrio din\u00e1mico<\/strong>\u00a0de flotabilidad y fricci\u00f3n.<\/p>\n<p>Suponga una placa a la temperatura\u00a0<strong>T\u00a0<sub>pared<\/sub><\/strong>\u00a0, que se sumerge en un fluido inactivo a la temperatura\u00a0<strong>T a\u00a0<sub>granel<\/sub><\/strong>\u00a0, donde (\u00a0<strong>T\u00a0<sub>pared<\/sub>\u00a0&gt; T a\u00a0<sub>granel<\/sub><\/strong>\u00a0).\u00a0El l\u00edquido cerca de la placa es menos denso que el l\u00edquido que se elimina m\u00e1s.\u00a0Por lo tanto, las\u00a0<strong>fuerzas de flotabilidad<\/strong>\u00a0inducen una capa l\u00edmite de convecci\u00f3n natural en la que el fluido calentado y m\u00e1s ligero se eleva verticalmente, arrastrando el fluido m\u00e1s pesado desde la regi\u00f3n inactiva.\u00a0La distribuci\u00f3n de velocidad resultante es diferente a la asociada con las capas l\u00edmite de convecci\u00f3n forzada y depende tambi\u00e9n de la viscosidad del fluido.\u00a0En particular, la\u00a0<strong>velocidad<\/strong>\u00a0es\u00a0<strong>cero\u00a0<\/strong><strong>en la superficie<\/strong>\u00a0, as\u00ed como<strong>en el l\u00edmite<\/strong>\u00a0debido a fuerzas viscosas.\u00a0Debe notarse que tambi\u00e9n se desarrolla una convecci\u00f3n natural si (\u00a0<sub>pared<\/sub>\u00a0T\u00a0&lt;\u00a0<sub>volumen<\/sub>\u00a0T\u00a0), pero, en este caso, el movimiento del fluido ser\u00e1 hacia abajo.<\/p>\n<p>La presencia y la magnitud de la convecci\u00f3n natural tambi\u00e9n dependen de la\u00a0<strong>geometr\u00eda<\/strong>\u00a0del problema.\u00a0La presencia de un gradiente de densidad de fluido en un campo gravitacional no asegura la existencia de corrientes de convecci\u00f3n naturales.\u00a0Este problema se ilustra en la siguiente figura, donde un fluido est\u00e1 encerrado por dos grandes placas horizontales de diferente temperatura (T\u00a0<sub>superior<\/sub>\u00a0\u2260 T\u00a0<sub>inferior<\/sub>\u00a0).<\/p>\n<ol>\n<li>En el\u00a0<strong>caso A,<\/strong>\u00a0la temperatura de la placa inferior es m\u00e1s alta que la temperatura de la placa superior.\u00a0En este caso, la densidad disminuye en la direcci\u00f3n de la fuerza gravitacional.\u00a0Esta geometr\u00eda induce la circulaci\u00f3n del fluido y la transferencia de calor se produce a trav\u00e9s de la circulaci\u00f3n natural.\u00a0El fluido m\u00e1s pesado descender\u00e1, calent\u00e1ndose en el proceso, mientras que el fluido m\u00e1s ligero se elevar\u00e1, enfri\u00e1ndose a medida que se mueve.<\/li>\n<li>En el\u00a0<strong>caso B,<\/strong>\u00a0la temperatura de la placa inferior es inferior a la temperatura de la placa superior.\u00a0En este caso, la densidad aumenta en la direcci\u00f3n de la fuerza gravitacional.\u00a0Esta geometr\u00eda conduce a condiciones estables, gradiente de temperatura estable y\u00a0<strong>no induce la circulaci\u00f3n del fluido<\/strong>\u00a0.\u00a0La transferencia de calor se produce \u00fanicamente por\u00a0<a title=\"Conducci\u00f3n t\u00e9rmica - Conducci\u00f3n de calor\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-conduccion-termica-conduccion-de-calor-definicion\/\">conducci\u00f3n t\u00e9rmica<\/a>\u00a0.<\/li>\n<\/ol>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/natural-circulation-geometry.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20641 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/natural-circulation-geometry.png\" alt=\"circulaci\u00f3n natural - geometr\u00eda\" width=\"609\" height=\"342\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/natural-circulation-geometry.png\" \/><\/a><\/p>\n<p>Dado que la\u00a0<strong>convecci\u00f3n natural<\/strong>\u00a0depende en gran medida de la geometr\u00eda, la mayor\u00eda de las correlaciones de transferencia de calor en la convecci\u00f3n natural se basan en mediciones experimentales y los ingenieros a menudo usan\u00a0<a title=\"N\u00fameros caracter\u00edsticos\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/introduction-to-heat-transfer\/characteristic-numbers\/\">n\u00fameros caracter\u00edsticos<\/a>\u00a0adecuados\u00a0para describir la transferencia de calor por convecci\u00f3n natural.<\/p>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<h2><span>Convecci\u00f3n natural &#8211; Correlaciones<\/span><\/h2>\n<p><span>Como se escribi\u00f3, la mayor\u00eda de\u00a0<\/span><strong><span>las correlaciones de transferencia de calor<\/span><\/strong><span>\u00a0en\u00a0<\/span><strong><span>convecci\u00f3n natural<\/span><\/strong><span>\u00a0se basan en mediciones experimentales y los ingenieros a menudo usan\u00a0<\/span><a title=\"N\u00fameros caracter\u00edsticos\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/introduction-to-heat-transfer\/characteristic-numbers\/\"><span>n\u00fameros caracter\u00edsticos<\/span><\/a><span>\u00a0adecuados\u00a0para describir la transferencia de calor por convecci\u00f3n natural.\u00a0El n\u00famero caracter\u00edstico que describe\u00a0<\/span><a title=\"Convecci\u00f3n - Transferencia de calor por convecci\u00f3n\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-conveccion-transferencia-de-calor-por-conveccion-definicion\/\"><span>la transferencia de calor por convecci\u00f3n<\/span><\/a><span>\u00a0(es decir, el\u00a0<\/span><a title=\"Coeficiente de transferencia de calor convectivo\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-coeficiente-de-transferencia-de-calor-por-conveccion-definicion\/\"><span>coeficiente de transferencia de calor<\/span><\/a><span>\u00a0) es el\u00a0<\/span><a title=\"\u00bfQu\u00e9 es el n\u00famero de Nusselt?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/introduction-to-heat-transfer\/characteristic-numbers\/what-is-nusselt-number\/\"><strong><span>n\u00famero de Nusselt<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0, que se define como la relaci\u00f3n entre la\u00a0<\/span><strong><span>energ\u00eda t\u00e9rmica que se convence<\/span><\/strong><span>\u00a0al fluido y la\u00a0<\/span><strong><span>energ\u00eda t\u00e9rmica conducida<\/span><\/strong><span>\u00a0dentro del fluido.\u00a0El\u00a0<\/span><strong><span>n\u00famero de Nusselt<\/span><\/strong><span>\u00a0representa la mejora de la transferencia de calor a trav\u00e9s de una capa de fluido como resultado de la\u00a0<\/span><strong><span>convecci\u00f3n en relaci\u00f3n con la conducci\u00f3n.<\/span><\/strong><span>a trav\u00e9s de la misma capa de fluido.\u00a0Pero en caso de convecci\u00f3n libre, las correlaciones de transferencia de calor (para el n\u00famero de Nusselt) generalmente se expresan en t\u00e9rminos del\u00a0<\/span><strong><a title=\"\u00bfQu\u00e9 es el n\u00famero de Rayleigh?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/introduction-to-heat-transfer\/characteristic-numbers\/what-is-rayleigh-number\/\"><span>n\u00famero de Rayleigh<\/span><\/a><span>\u00a0.<\/span><\/strong><\/p>\n<p><span>El\u00a0<\/span><strong><span>n\u00famero de Rayleigh<\/span><\/strong><span>\u00a0se utiliza para expresar la transferencia de calor en convecci\u00f3n natural.\u00a0La magnitud del n\u00famero de Rayleigh es una buena indicaci\u00f3n de si la capa l\u00edmite de convecci\u00f3n natural es laminar o turbulenta.\u00a0Las correlaciones emp\u00edricas simples para el n\u00famero de Nusselt promedio, Nu, en convecci\u00f3n natural son de la forma:<\/span><\/p>\n<p><strong><span>Nu\u00a0<\/span><sub><span>x<\/span><\/sub><span>\u00a0= C. Ra\u00a0<\/span><sub><span>x\u00a0<\/span><\/sub><sup><span>n<\/span><\/sup><\/strong><\/p>\n<p><span>Los valores de la\u00a0<\/span><strong><span>constantes de C<\/span><\/strong><span>\u00a0y\u00a0<\/span><strong><span>n<\/span><\/strong><span>\u00a0dependen de la geometr\u00eda de la superficie y el\u00a0<\/span><a href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/fluid-dynamics\/flow-regime\/\"><span>r\u00e9gimen de flujo<\/span><\/a><span>\u00a0, que se caracteriza por el rango del\u00a0<\/span><strong><span>n\u00famero de Rayleigh<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0El valor de n es generalmente de\u00a0<\/span><strong><span>n = 1\/4<\/span><\/strong><span>\u00a0para\u00a0<\/span><a title=\"Flujo Laminar - Flujo Viscoso\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-flujo-laminar-flujo-viscoso-definicion\/\"><strong><span>flujo laminar<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0y\u00a0<\/span><strong><span>n = 1\/3<\/span><\/strong><span>\u00a0para\u00a0<\/span><a title=\"Flujo turbulento\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-el-flujo-turbulento-definicion\/\"><strong><span>flujo turbulento<\/span><\/strong><\/a><span>\u00a0.<\/span><\/p>\n<p><span>Por ejemplo:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/natural-convection-heat-transfer-correlations.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20652 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/natural-convection-heat-transfer-correlations.png\" alt=\"convecci\u00f3n natural - correlaciones de transferencia de calor\" width=\"519\" height=\"130\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/natural-convection-heat-transfer-correlations.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>Ver tambi\u00e9n:\u00a0<\/span><a title=\"\u00bfQu\u00e9 es el n\u00famero de Nusselt?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/introduction-to-heat-transfer\/characteristic-numbers\/what-is-nusselt-number\/\"><span>N\u00famero Nusselt<\/span><\/a><br \/>\n<span>Ver tambi\u00e9n:\u00a0<\/span><a title=\"\u00bfQu\u00e9 es el n\u00famero de Rayleigh?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/introduction-to-heat-transfer\/characteristic-numbers\/what-is-rayleigh-number\/\"><span>N\u00famero Rayleigh<\/span><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Ejemplo: convecci\u00f3n natural: placa plana<\/span><\/h2>\n<p><span>Se mantiene una placa vertical de 10 cm de altura a 261 \u00b0 C en agua comprimida a 260 \u00b0 C (16MPa).\u00a0Determine el\u00a0<\/span><strong><span>n\u00famero de Nusselt<\/span><\/strong><span>\u00a0usando la correlaci\u00f3n simple para una placa plana vertical.<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/example-free-convection-equation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20653 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/example-free-convection-equation.png\" alt=\"ejemplo - convecci\u00f3n libre - ecuaci\u00f3n\" width=\"515\" height=\"84\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/example-free-convection-equation.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>Para calcular el n\u00famero de Rayleigh, tenemos que saber:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>El coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica, que es:\u00a0<\/span><strong><span>\u03b2 = 0.0022<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>el\u00a0<\/span><a title=\"\u00bfQu\u00e9 es el n\u00famero de Prandtl?\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/introduction-to-heat-transfer\/characteristic-numbers\/what-is-prandtl-number\/\"><span>n\u00famero de Prandtl<\/span><\/a><span>\u00a0(para 260 \u00b0 C), que es:\u00a0<\/span><strong><span>Pr = 0.87<\/span><\/strong><\/li>\n<li><span>la viscosidad cinem\u00e1tica (para 260 \u00b0 C), que es\u00a0<\/span><strong><span>\u03bd = 0.13 x 10\u00a0<\/span><sup><span>-6<\/span><\/sup><\/strong><span>\u00a0(tenga en cuenta que este valor es significativamente menor que el de 20 \u00b0 C)<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>El\u00a0<\/span><strong><span>n\u00famero de Rayleigh<\/span><\/strong><span>\u00a0resultante\u00a0es:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/example-natural-convection-flow-regime.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20654 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/example-natural-convection-flow-regime.png\" alt=\"ejemplo - convecci\u00f3n natural - r\u00e9gimen de flujo\" width=\"498\" height=\"164\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/example-natural-convection-flow-regime.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>El n\u00famero de Nusselt resultante, que representa la mejora de la transferencia de calor a trav\u00e9s de una capa de fluido como resultado de la\u00a0<\/span><strong><span>convecci\u00f3n en relaci\u00f3n con la conducci\u00f3n a<\/span><\/strong><span>\u00a0trav\u00e9s de la misma capa de fluido es:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/example-natural-convection-solution.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20655 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/example-natural-convection-solution.png\" alt=\"ejemplo - convecci\u00f3n natural - soluci\u00f3n\" width=\"464\" height=\"46\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/example-natural-convection-solution.png\" \/><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Convecci\u00f3n Forzada y Natural Combinada<\/span><\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/natural-convection-vs-forced-convection.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"alignright size-medium wp-image-20640 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/natural-convection-vs-forced-convection-300x291.png\" alt=\"convecci\u00f3n natural vs convecci\u00f3n forzada\" width=\"300\" height=\"291\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/natural-convection-vs-forced-convection-300x291.png\" \/><\/a><span>Como se escribi\u00f3, la convecci\u00f3n tiene lugar mediante advecci\u00f3n, difusi\u00f3n o ambas.\u00a0En los cap\u00edtulos anteriores consideramos la transferencia por convecci\u00f3n en flujos de fluidos que se originan a partir de una condici\u00f3n de forzamiento externo:\u00a0<\/span><strong><span>convecci\u00f3n forzada<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0En este cap\u00edtulo, consideramos\u00a0<\/span><strong><span>la convecci\u00f3n natural<\/span><\/strong><span>\u00a0, donde cualquier movimiento de fluidos ocurre por medios naturales como la flotabilidad.\u00a0De hecho, hay reg\u00edmenes de flujo, en los que tenemos que considerar\u00a0<\/span><strong><span>ambos mecanismos de fuerza<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0Cuando las velocidades de flujo son bajas, la convecci\u00f3n natural tambi\u00e9n contribuir\u00e1 adem\u00e1s de la convecci\u00f3n forzada.\u00a0Si la convecci\u00f3n libre es o no importante para la transferencia de calor, se puede verificar utilizando los siguientes criterios:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span>Si Gr \/ Re\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0&gt;&gt; 1 prevalece la convecci\u00f3n libre<\/span><\/li>\n<li><span>Si Gr \/ Re\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0&lt;&lt; 1 prevalece la convecci\u00f3n forzada<\/span><\/li>\n<li><span>Si Gr \/ Re\u00a0<\/span><sup><span>2<\/span><\/sup><span>\u00a0\u2248 1 ambos deben considerarse<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>El efecto de la flotabilidad sobre la transferencia de calor en un flujo forzado est\u00e1 fuertemente influenciado por la direcci\u00f3n de la fuerza de flotabilidad en relaci\u00f3n con la del flujo.\u00a0<\/span><strong><span>La convecci\u00f3n natural<\/span><\/strong><span>\u00a0puede\u00a0<\/span><strong><span>ayudar<\/span><\/strong><span>\u00a0o\u00a0<\/span><strong><span>da\u00f1ar<\/span><\/strong><span>\u00a0la transferencia de calor por convecci\u00f3n forzada, dependiendo de las direcciones relativas de los movimientos de convecci\u00f3n forzada y de flotabilidad.\u00a0Tres casos especiales que se han estudiado ampliamente corresponden a movimientos inducidos por la flotabilidad y forzados:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><strong><span>Ayudar a fluir<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0El movimiento flotante est\u00e1 en la misma direcci\u00f3n que el movimiento forzado.<\/span><\/li>\n<li><strong><span>Flujo opuesto<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0El movimiento flotante est\u00e1 en la direcci\u00f3n opuesta al movimiento forzado.<\/span><\/li>\n<li><strong><span>Flujo transversal<\/span><\/strong><span>\u00a0.\u00a0El movimiento flotante es perpendicular al movimiento forzado.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p><span>Es obvio que, en los flujos de asistencia y transversales, la flotabilidad mejora la velocidad de transferencia de calor asociada con la convecci\u00f3n forzada pura.\u00a0Por otro lado, en flujos opuestos, disminuye la velocidad de transferencia de calor.\u00a0Al determinar el\u00a0<\/span><strong><span>n\u00famero de Nusselt<\/span><\/strong><span>\u00a0en condiciones de convecci\u00f3n natural y forzada combinadas, es tentador agregar las contribuciones de la convecci\u00f3n natural y forzada para ayudar a los flujos y restarlos en flujos opuestos:<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/combined-forced-and-natural-convection-correlation.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"aligncenter size-full wp-image-20657 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/combined-forced-and-natural-convection-correlation.png\" alt=\"convecci\u00f3n combinada forzada y natural - correlaci\u00f3n\" width=\"386\" height=\"44\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/combined-forced-and-natural-convection-correlation.png\" \/><\/a><\/p>\n<p><span>Para la geometr\u00eda espec\u00edfica de inter\u00e9s, los n\u00fameros de Nusselt\u00a0<\/span><strong><span>Nu\u00a0<\/span><sub><span>forzado<\/span><\/sub><\/strong><span>\u00a0y\u00a0<\/span><strong><span>Nu\u00a0<\/span><sub><span>natural<\/span><\/sub><\/strong><span>\u00a0se determinan a partir de las correlaciones existentes para convecci\u00f3n puramente forzada y natural (libre), respectivamente.\u00a0La mejor correlaci\u00f3n de los datos con los experimentos a menudo se obtiene para el\u00a0<\/span><strong><span>exponente n = 3<\/span><\/strong><span>\u00a0, pero puede variar entre 3 y 4, dependiendo de la geometr\u00eda del problema.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights  lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"inside-grid-column\">\n<div class=\"su-spacer\"><\/div>\n<h2><span>Circulacion Natural<\/span><\/h2>\n<figure id=\"attachment_20639\" class=\"wp-caption alignright\" aria-describedby=\"caption-attachment-20639\"><a href=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Natural-Circulation-schema.png\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-medium wp-image-20639 lazy-loaded\" src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Natural-Circulation-schema-300x219.png\" alt=\"Circulaci\u00f3n natural - esquema\" width=\"300\" height=\"219\" data-lazy-type=\"image\" data-src=\"https:\/\/thermal-engineering.org\/wp-content\/uploads\/2019\/05\/Natural-Circulation-schema-300x219.png\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-20639\" class=\"wp-caption-text\"><span>Circulaci\u00f3n natural en circuito cerrado.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n<p><strong><span>La circulaci\u00f3n natural<\/span><\/strong><span>\u00a0es la circulaci\u00f3n de fluido dentro de los\u00a0<\/span><strong><span>sistemas de tuber\u00edas<\/span><\/strong><span>\u00a0o\u00a0<\/span><strong><span>piscinas abiertas<\/span><\/strong><span>\u00a0que se debe a los\u00a0<\/span><strong><span>cambios de densidad<\/span><\/strong><span>\u00a0causados \u200b\u200bpor las diferencias de temperatura.\u00a0<\/span><strong><span>La circulaci\u00f3n natural<\/span><\/strong><span>\u00a0no requiere ning\u00fan dispositivo mec\u00e1nico para mantener el flujo.<\/span><\/p>\n<p><span>Este fen\u00f3meno tiene una naturaleza similar a la convecci\u00f3n natural, pero en este caso el coeficiente de transferencia de calor no es un objeto de estudio.\u00a0En este caso, el\u00a0<\/span><strong><span>flujo a trav\u00e9s del bucle<\/span><\/strong><span>\u00a0es el objeto de estudio.\u00a0Este fen\u00f3meno es m\u00e1s bien un\u00a0<\/span><strong><span>problema hidr\u00e1ulico<\/span><\/strong><span>\u00a0que un problema de transferencia de calor, aunque en consecuencia la circulaci\u00f3n natural elimina el calor de la fuente y lo transporta al disipador de calor y es de suma importancia en la seguridad del reactor.<\/span><\/p>\n<p><span>Ver tambi\u00e9n: <\/span><span><a title=\"Circulacion Natural\" href=\"https:\/\/www.nuclear-power.com\/nuclear-engineering\/heat-transfer\/convection-convective-heat-transfer\/natural-convection-free-convection\/natural-circulation\/\">circulaci\u00f3n natural<\/a><\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<div class=\"lgc-column lgc-grid-parent lgc-grid-100 lgc-tablet-grid-100 lgc-mobile-grid-100 lgc-equal-heights lgc-first lgc-last\">\n<div class=\"su-spoiler-content su-clearfix\">\n<p>&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;&#8230;.<\/p>\n<p>Este art\u00edculo se basa en la traducci\u00f3n autom\u00e1tica del art\u00edculo original en ingl\u00e9s. Para m\u00e1s informaci\u00f3n vea el art\u00edculo en ingl\u00e9s. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducci\u00f3n, env\u00edela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducci\u00f3n en l\u00ednea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducci\u00f3n lo antes posible. Gracias.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>La convecci\u00f3n natural, tambi\u00e9n conocida como convecci\u00f3n libre, es un mecanismo, o tipo de transporte de masa y calor, en el que el movimiento del fluido se genera solo por diferencias de densidad en el fluido.\u00a0Ingenieria termal Convecci\u00f3n natural &#8211; Convecci\u00f3n libre En general, la\u00a0convecci\u00f3n\u00a0es la transferencia de masa o la transferencia de calor debido &#8230; <a title=\"Qu\u00e9 es la convecci\u00f3n natural &#8211; Convecci\u00f3n libre &#8211; Definici\u00f3n\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-conveccion-natural-conveccion-libre-definicion\/\" aria-label=\"M\u00e1s en Qu\u00e9 es la convecci\u00f3n natural &#8211; Convecci\u00f3n libre &#8211; Definici\u00f3n\">Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[16],"tags":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v15.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Qu\u00e9 es la convecci\u00f3n natural - Convecci\u00f3n libre - Definici\u00f3n<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"La convecci\u00f3n natural, tambi\u00e9n conocida como convecci\u00f3n libre, es un mecanismo, o tipo de transporte de masa y calor, en el que el movimiento del fluido se genera solo por diferencias de densidad en el fluido. 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