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Transferencia de calor por convección (1): principios básicos

2014-08-13

La convección es uno de los mecanismos de transferencia de calor más importantes. Se produce cuando la masa de un medio material se mueve y, con ella, la energía térmica.

Las partículas que conforman un medio material tienen una energía asociada. El calor en el seno de un sólido que permanece indeformable solamente puede transmitirse lentamente por conducción y, si el sólido tiene cierta transparencia, por radiación. Los fluidos son más interesantes: sus partículas se desplazan libremente y transportan consigo su energía térmica.

La convección en sí es el transporte que hacen las partículas del fluido al moverse (lo que en inglés se dice «advection»). La convección pura no sería técnicamente un mecanismo de transmisión de calor entre las partes constituyentes de un sistema material, ya que cada partícula de un fluido arrastraría su energía térmica de un lado para otro, pero sin transmitirla a las partículas vecinas. Lo que sucede es que la convección estrictamente pura no se da, sino que viene acompañada del mecanismo de transmisión de calor por contacto que es la conducción térmica. Este fenómeno mixto es lo que en inglés sí se conoce como «convection» y queda bien ilustrado con el chorro frío de un aparato de aire acondicionado: el chorro de aire viaja cierta distancia hasta entrar en contacto con un cuerpo caliente, momento en el que intercambia calor con este cuerpo rápidamente por conducción. Si el aire permaneciera quieto, habría que esperar mucho tiempo hasta que la conducción a larga distancia provocara cambios importantes en la temperatura. Vista así, la transferencia de calor por convección es una modificación de la transferencia de calor por conducción pura que permite que el flujo de calor sea mucho mayor al acercar las partículas que se encuentran a temperaturas diferentes (pues hay que recordar que el flujo de calor, de acuerdo con la ley de Fourier, se hace más grande conforme se hace más brusca la variación de temperatura a lo largo del espacio). Generalmente, la transferencia de calor por convección es notablemente más rápida que la transferencia de calor solamente por conducción.

Categorías: Física

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