{"id":49820,"date":"2020-01-07T10:11:45","date_gmt":"2020-01-07T09:11:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-la-conveccion-transferencia-de-calor-por-conveccion-definicion\/"},"modified":"2020-01-07T10:15:55","modified_gmt":"2020-01-07T09:15:55","slug":"que-es-la-conveccion-transferencia-de-calor-por-conveccion-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-conveccion-transferencia-de-calor-por-conveccion-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es la convecci\u00f3n? Transferencia de calor por convecci\u00f3n: definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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La convecci\u00f3n es la transferencia de masa o la transferencia de calor debido al movimiento a granel.\u00a0El proceso de transferencia de calor entre una superficie y un fluido que fluye en contacto con ella se denomina transferencia de calor por convecci\u00f3n.\u00a0Ingenieria termal<\/div>\n<\/div>\n
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\u00bfQu\u00e9 es la convecci\u00f3n?<\/h2>\n

\"Convecci\u00f3n<\/a>En general, la\u00a0convecci\u00f3n<\/strong>\u00a0es la\u00a0transferencia de masa<\/strong>\u00a0o la\u00a0transferencia de calor<\/strong>\u00a0debido al\u00a0movimiento masivo<\/strong>\u00a0de 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\u00a0por convecci\u00f3n<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

La convecci\u00f3n<\/strong>\u00a0tiene lugar a trav\u00e9s de la\u00a0advecci\u00f3n<\/strong>\u00a0,\u00a0difusi\u00f3n<\/strong>\u00a0o ambas.\u00a0La convecci\u00f3n no puede tener lugar en la mayor\u00eda de los s\u00f3lidos porque no puede tener lugar una difusi\u00f3n significativa de materia ni flujos de corriente a granel.\u00a0La difusi\u00f3n del calor tiene lugar en s\u00f3lidos r\u00edgidos, pero eso se llama\u00a0conducci\u00f3n t\u00e9rmica<\/a>\u00a0.<\/p>\n

El proceso de transferencia de calor entre una superficie y un fluido que fluye en contacto con ella se denomina\u00a0transferencia de calor por convecci\u00f3n<\/strong>\u00a0.\u00a0En ingenier\u00eda, la transferencia de calor por convecci\u00f3n es uno de los principales mecanismos de\u00a0transferencia<\/strong><\/a>\u00a0de\u00a0calor<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Cuando se transfiere calor de un fluido a otro a trav\u00e9s de una barrera, la convecci\u00f3n est\u00e1 involucrada en ambos lados de la barrera.\u00a0En la mayor\u00eda de los casos, la\u00a0resistencia<\/a>\u00a0principal\u00a0al flujo de calor es por convecci\u00f3n.\u00a0La transferencia de calor por convecci\u00f3n<\/strong>\u00a0tiene lugar tanto por difusi\u00f3n t\u00e9rmica (el movimiento aleatorio de las mol\u00e9culas de fluido) como por advecci\u00f3n, en la cual la materia o el calor es transportado por el movimiento a gran escala de las corrientes en el fluido.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Mecanismo de convecci\u00f3n<\/h2>\n

En\u00a0la conducci\u00f3n t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0, la\u00a0energ\u00eda<\/a>\u00a0se transfiere como\u00a0calor<\/a>\u00a0debido a\u00a0la migraci\u00f3n de electrones libres<\/strong>\u00a0u\u00a0ondas vibratorias reticulares (\u00a0fonones<\/a>\u00a0).\u00a0<\/strong>No hay movimiento de masa en la direcci\u00f3n del flujo de energ\u00eda.\u00a0La transferencia de calor<\/a>\u00a0por\u00a0conducci\u00f3n<\/strong>\u00a0depende de la “fuerza” impulsora de la\u00a0diferencia<\/strong>\u00a0de\u00a0temperatura.\u00a0<\/strong>La conducci\u00f3n<\/strong>\u00a0y la\u00a0convecci\u00f3n<\/strong>\u00a0son similares en que ambos mecanismos requieren la presencia de un medio material (en comparaci\u00f3n con la radiaci\u00f3n t\u00e9rmica).\u00a0Por otro lado, son diferentes en que la convecci\u00f3n requiere la presencia de movimiento fluido.<\/p>\n

Debe enfatizarse que\u00a0, en la superficie,<\/strong>\u00a0el flujo de energ\u00eda ocurre\u00a0\u00a0puramente por conducci\u00f3n,<\/strong>\u00a0incluso en conducci\u00f3n.\u00a0Es debido al hecho de que siempre hay una\u00a0capa delgada de pel\u00edcula de fluido estancada\u00a0en la superficie de transferencia de calor.\u00a0<\/strong>\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

Cabe se\u00f1alar que la\u00a0ebullici\u00f3n de nucleados<\/strong>\u00a0en la superficie altera efectivamente esta capa estancada y, por lo tanto, la ebullici\u00f3n de nucleados aumenta significativamente la capacidad de una superficie para transferir energ\u00eda t\u00e9rmica al fluido a granel.<\/p>\n

Como se escribi\u00f3, la transferencia de calor a trav\u00e9s de un fluido es por convecci\u00f3n en presencia de movimiento de masas y por conducci\u00f3n en ausencia de este.\u00a0Por lo tanto, la conducci\u00f3n t\u00e9rmica en un fluido puede verse como el caso limitante de convecci\u00f3n, correspondiente al caso del fluido inactivo.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Convecci\u00f3n como conducci\u00f3n con movimiento fluido<\/h2>\n

Algunos expertos no consideran que la convecci\u00f3n sea un mecanismo fundamental de transferencia de calor, ya que es esencialmente conducci\u00f3n de calor en presencia de movimiento de fluidos.\u00a0Consideran que se trata de un\u00a0caso especial de conducci\u00f3n t\u00e9rmica<\/strong>\u00a0, conocido como ”\u00a0conducci\u00f3n con movimiento fluido<\/strong>\u00a0“.\u00a0Por otro lado, es\u00a0pr\u00e1ctico<\/strong>\u00a0reconocer la convecci\u00f3n como un mecanismo separado de transferencia de calor a pesar de los argumentos v\u00e1lidos en contrario.<\/p>\n

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\"subcapa<\/a>La transferencia de calor por\u00a0convecci\u00f3n<\/strong>\u00a0es m\u00e1s dif\u00edcil de analizar que la transferencia de calor por\u00a0conducci\u00f3n<\/a>\u00a0porque no\u00a0se puede definir\u00a0una propiedad \u00fanica del medio de transferencia de calor, como\u00a0la conductividad t\u00e9rmica<\/a>\u00a0, para describir el mecanismo.\u00a0La transferencia de calor por convecci\u00f3n<\/strong>\u00a0es complicada por el hecho de que involucra\u00a0movimiento de fluidos y conducci\u00f3n de calor<\/strong>\u00a0.\u00a0La transferencia de calor por convecci\u00f3n var\u00eda de una situaci\u00f3n a otra (seg\u00fan las condiciones del flujo de fluido), y con frecuencia se combina con el\u00a0modo de flujo de fluido<\/a>\u00a0.\u00a0En la convecci\u00f3n forzada, la velocidad de transferencia de calor a trav\u00e9s de un fluido es mucho mayor por convecci\u00f3n que por conducci\u00f3n.En la pr\u00e1ctica, el an\u00e1lisis de la transferencia de calor por convecci\u00f3n se trata\u00a0emp\u00edricamente<\/strong>\u00a0(por observaci\u00f3n experimental directa).\u00a0La mayor\u00eda de los problemas se pueden resolver utilizando los llamados\u00a0n\u00fameros caracter\u00edsticos<\/a>\u00a0(por ejemplo, el\u00a0n\u00famero de Nusselt<\/strong>\u00a0).\u00a0Los n\u00fameros caracter\u00edsticos<\/strong>\u00a0son\u00a0n\u00fameros<\/strong>\u00a0adimensionales que se usan para describir un car\u00e1cter de transferencia de calor y se pueden usar para comparar una\u00a0situaci\u00f3n real<\/strong>\u00a0(por ejemplo, transferencia de calor en una tuber\u00eda) con un\u00a0modelo a peque\u00f1a escala<\/strong>\u00a0.\u00a0La experiencia muestra que la transferencia de calor por convecci\u00f3n depende en gran medida de las propiedades del fluido,\u00a0viscosidad din\u00e1mica<\/strong>\u00a0,\u00a0conductividad t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0,\u00a0densidad<\/strong><\/a>\u00a0y\u00a0calor espec\u00edfico<\/a><\/strong>\u00a0, as\u00ed como della velocidad del fluido<\/strong>\u00a0.\u00a0Tambi\u00e9n depende de la geometr\u00eda y la\u00a0rugosidad<\/a>\u00a0de la superficie s\u00f3lida, adem\u00e1s del tipo de flujo de fluido.\u00a0Todas estas condiciones afectan especialmente el\u00a0espesor de la pel\u00edcula estancada<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

La convecci\u00f3n implica la transferencia de calor entre una superficie a una temperatura dada (\u00a0pared<\/sub>\u00a0T\u00a0) y el fluido a una temperatura aparente (T\u00a0b<\/sub>\u00a0).\u00a0La definici\u00f3n exacta de la temperatura a granel (T\u00a0b<\/sub>\u00a0) var\u00eda seg\u00fan los detalles de la situaci\u00f3n.<\/p>\n