Que es conveccion termica

Tierra de convección térmica

Una posibilidad de transferencia de calor es que las sustancias calientes fluyan de un lugar a otro y transporten energía térmica en consecuencia. Esta transferencia de calor se denomina convección térmica. Este tipo de transferencia de calor se explicará con más detalle mediante los siguientes ejemplos y un sencillo experimento.

Una transferencia de calor por convección térmica se encuentra, por ejemplo, en un secador de pelo. La fuente de calor es una bobina que calienta el aire circundante. Para que este aire caliente llegue al cabello húmedo, un ventilador crea una corriente de aire. Esto hace que el calor fluya desde la bobina de calentamiento hasta el cabello.

Otro ejemplo que sigue el mismo principio de transferencia de calor por convección es el sistema de calefacción central. Sin embargo, éste no transporta el calor a través de un flujo de aire, sino a través de un flujo de agua caliente. El flujo de agua es impulsado por una bomba. Esta bomba transporta el agua calentada en la caldera a través de un tubo hasta el radiador (llamado tubo de alimentación). En la mayoría de los casos, varios radiadores están dispuestos en serie. Sin embargo, para simplificar, en la figura siguiente sólo se muestra un radiador. Después de pasar por todos los radiadores, el agua enfriada vuelve a la caldera a través de una tubería (llamada tubería de retorno). Allí se recalienta y el ciclo vuelve a empezar.

¿Qué se entiende por convección térmica?

La convección es el proceso de transferencia de calor por el movimiento en masa de las moléculas dentro de los fluidos, como los gases y los líquidos. La transferencia de calor inicial entre el objeto y el fluido tiene lugar por conducción, pero la transferencia de calor en masa se produce debido al movimiento del fluido.

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¿Qué es la convección térmica y cómo funciona?

La convección funciona porque las zonas de un líquido o un gas se calientan o se enfrían más que su entorno, provocando diferencias de temperatura. Estas diferencias de temperatura hacen que las zonas se muevan, ya que las más calientes y menos densas suben y las más frías y densas se hunden.

Horno de convección

La convección térmica es un proceso por el cual el calor se transfiere a través de un objeto que se está calentando. Es más frecuente en los líquidos y los gases, y puede demostrarse fácilmente utilizando el aire como ejemplo. Representa una de las principales formas en que se mueve el calor, siendo la conducción y la radiación también formas comunes de transportar el calor.

Desde el punto de vista científico, el frío no es cuantificable; simplemente hay más calor o menos calor. Por lo tanto, la convección térmica no consiste simplemente en que los objetos calientes se muevan. Se trata de la forma en que la temperatura en su conjunto trata de moderarse, ya sea a su entorno, o a los objetos que la hacen calentarse. Por su diseño, el movimiento de gases y líquidos más calientes y fríos provoca una moderación general, aunque nunca se logre un equilibrio perfecto.

El principio de la convección térmica puede verse fácilmente abriendo la puerta de un horno caliente. Cuando se abre la puerta, una ráfaga de aire caliente se dispara inmediatamente hacia arriba desde el horno. Si se colocara una banderita en la base del horno, la banderita ondearía en dirección al horno, ya que el aire frío se va llenando a medida que el aire caliente sube. Cuando ese aire más frío se calienta, también se eleva.

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Dirección de convección térmica de los movimientos de las placas

Figura 1. La foto de arriba muestra el Aerogel, un aislante térmico extremadamente bueno, entre un soplete y unas cerillas. El aerogel bloquea todo el calor del soplete e impide que las cerillas se quemen[1].

Los mecanismos de transferencia de calor son las formas en las que se puede transferir la energía térmica entre objetos, y todos ellos se basan en el principio básico de que la energía cinética o el calor quieren estar en equilibrio o en estados de energía iguales. Existen tres formas diferentes de transferencia de calor: la conducción, la convección y el calor radiante (a menudo denominado radiación, pero es un término más general que incluye muchos otros fenómenos)[2] Existe un fenómeno relacionado que transfiere el calor latente llamado evapotranspiración.

La conducción es el modelo de transferencia de calor más simple en términos de poder crear una explicación matemática de lo que ocurre. Se trata del movimiento de la energía cinética de los materiales desde las zonas de mayor temperatura a las de menor temperatura a través de una sustancia[3] Las moléculas simplemente cederán su energía a las moléculas adyacentes hasta que se alcance un equilibrio. Los modelos de conducción no se ocupan del movimiento de las partículas dentro del material.

Ejemplos de convección térmica

El objetivo de este trabajo es estudiar numéricamente la simulación de la transferencia de calor convectiva-radiativa bajo el efecto de una fuente generadora de calor variable en una cámara cuadrada giratoria. El análisis realizado trata del desarrollo de un sistema de refrigeración pasiva para los dispositivos electrónicos.

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El dominio de interés de tamaño H que gira a una velocidad angular fija tiene paredes sólidas conductoras de calor con una temperatura de refrigeración constante para los límites exteriores de las paredes verticales y con aislamiento térmico para los bordes exteriores de las paredes horizontales. La cámara tiene un calentador en la pared inferior con una generación de calor volumétrica dependiente del tiempo. Las superficies internas de las paredes y el elemento energético son emisores y reflectores difusivos de color gris. El fluido es transparente a la radiación. El modelo computacional se ha escrito utilizando parámetros adimensionales y se ha elaborado mediante la técnica de diferencias finitas. Se ha estudiado y descrito en detalle el efecto de la velocidad angular, la frecuencia de generación de calor volumétrica y la emisividad de la superficie.

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