Estudio de la convección libre

Abstract

Cuando pasa energía de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura que existe entre ellos, se dice que se ha producido una transmisión de calor. Este fenómeno está seguido por la ley de que el calor puede ser transmitido de una región de temperatura superior a otra de temperatura inferior, pero jamás, se produce lo contrario es. decir, nunca puede transmitirse de la temperatura inferior a la de temperatura superior. De acuerdo a la ley de la conservación de la energía, el calor emitido por la re­gión de temperatura superior debe ser exactamente· igual al calor que recibe la región de temperatura inferior. La transmisión de calor puede ocurrir de tres formas diferentes, que son por conducción, radiación y la convención y generalmente para simplificar se estudia por separado la teoría. de cada proceso, lo cual es posible ya que cada proceso entra a un modo diferente de transferir el calor de un lugar a otro. La transmisión de calor por conducción se realiza cuando las partículas de materia de alta temperatura transmiten parte de su energía a la región de baja temperatura por contacto físico directo, la energía es transmitida por una comunicación molecular directa sin apreciable desplazamiento molecular. En los gases posiblemente el intercambio de energía cinética debe ser el factor predominante; en los líquidos no metálicos en la propagación de ondas de vibración reticular y choque molecular; en sólidos no metálicos el mecanismo primario es la propagación de ondas de vibración reticular y en sólidos metálicos el flujo de electrones libres es el principal transmisor de calor. Cuando la conducción es interna las leyes que la gobiernan están perfectamente determinadas; pero en cambio cuando se realiza por contacto físico de dos cuerpos, las leyes, no están bien establecidas. La transmisión de calor por radiación se opera debido a un movimiento ondular muy similar a la irradiación luminosa; se puede realizar en el vacío, en ciertos gases y en algunos líquidos. En el proceso de transmisión por convección, el calor es transportado por medio de un fluido de una región de alta temperatura a otra de menor temperatura del mismo fluido y puede ser libre o forzada. El estudio de este proceso último es el motivo del presente trabajo, pero en sólo una de sus formas, en la convección libre. Para su mejor estudio este trabajo lo vamos a dividir en tres partes. La primera parte tratará sobre la manera en que se transmite el calor, la segunda parte se avocará ya al estudio de la convección libre y la manera de determinar el coeficiente pelicular; y la última parte tratará sobre aplicaciones de la ecuación del coeficiente de película a formas geométricas ya conocidas y más usuales.