Convección

La convección es un proceso que ocurre en la naturaleza por el que el calor se transfiere entre sustancias líquidas, gaseosas o líquido con líquido, sólido y líquido, etc. Todas estas combinaciones son posibles cuando hablamos de este proceso de intercambio de calor en el que ambos cuerpos, independientemente del estado en el que se encuentren tendrán diferentes temperaturas. La convección es un proceso importante en la meteorología que conlleva una transferencia de calor entre masas de aire.

¿Quieres saber más sobre la convección? En este artículo vamos a explicarte todo sobre ello.

Trasferencia de calor

La transferencia de calor es lo principal en la convección. Da igual el estado de cada cuerpo, que mientras haya una diferencia de temperaturas notable, se puede producir la convección. Este es un proceso que aprovechamos para calentar el agua en una olla. Cuando dos cuerpos a diferente temperatura se encuentran, tiene lugar lo que conocemos como flujo de calor. Es el cuerpo de mayor temperatura el que transfiere el calor al que menos.

Esta es una de las razones por las que, cuando ponemos la mano cerca de la estufa, notamos el calor. La estufa no está transfiriendo ese calor. También existen otros procesos de transferencia de calor como la radiación y la conducción que se explican en conjunto con la convección, así que también les daremos un repaso más adelante.

Tanto los líquidos como los gases se consideran fluidos. El movimiento que tienen  sus moléculas es el responsable de que el calor pueda establecer un flujo entre los dos cuerpos. La mala conductividad térmica hace que la masa tenga que estar forzada a extraer o dar calor. Para ello, enfría o calientan los sólidos o líquidos.

En las calderas se emplea un intercambiador de calor. Esto consiste en una tubería metálica donde circula agua en su interior. En el exterior tendremos gas a temperatura muy alta. Por el proceso de convección, el gas podrá ceder su calor al tubo metálico y el agua lo recibirá por conducción. El tubo se caliente y cede calor al agua que circula por otra dirección. Este agua, al recibir el calor por convección, se calienta hasta convertirse en vapor.

Conducción

Uno de los temas que más se trata cuando se habla de energía es la transferencia tanto directa como indirecta de calor. En los aparatos eléctricos del hogar utilizamos la calefacción y el aire acondicionado para transferir calor o frío. Estos aparatos también tienen sus pérdidas de energía. El global entre la cantidad de energía que utilizamos y la que perdemos se califica como eficiencia energética y es una variable importante a tener en cuenta en el precio final de un producto.

La conducción es el proceso que suele entender fácilmente todo el mundo. Se trata de una transferencia de calor entre dos puntos que están a diferente temperatura. Esta transferencia se produce sin que haya un intercambio de materia entre ellos. Un ejemplo sencillo es: tenemos una barra metálica en el que  en un extremo está a 80 grados y el otro a temperatura ambiente. Si no hay otra influencia externa, se producirá una transferencia de calor por conducción desde el extremo caliente hasta el frío. Esto provocará que el extremo frío acabe por calentarse. Que decir que la conducción depende enteramente del tipo de material de que estamos hablando. No es lo mismo hablar de una barra de metal que de una de madera. La conductividad es un elemento a tener en cuenta en este proceso físico de intercambio de energía.

Radiación

Otro proceso por el que se intercambia el calor es la radiación. También la empleamos enormemente en el hogar. Es el calor que emite un cuerpo a causa de su temperatura pero sin que haya ni siquiera contacto entre los cuerpos. Veíamos que en la conducción debe a haber roce entre cuerpos o extensión de calor por el mismo cuerpo. Lo que no podía haber era intercambio de materia. En este caso, el cuerpo más caliente puede calentar al frío sin ni siquiera tocarlo.

En este tipo de proceso veremos un intercambio de calor por el simple hecho de existir un cuerpo más caliente que otro. Para que este proceso se pueda percibir, es necesario que el cuerpo más caliente esté a una temperatura muy elevada. Un ejemplo sencillo de esto se puede ver en verano cuando vas a la playa. Cuando dejas el coche aparcado y pasan las horas, vuelves para coger algo y al tocar el metal de las puertas te quemas de lo caliente que está. El Sol se encuentra a una distancia muy lejana y, sin embargo, por radiación es capaz de transferir ese calor hacia el coche.

En el caso de la radiación también tenemos en cuenta el tipo de material que estamos tratando. Una superficie de madera se calienta pero no es capaz de almacenar tanto calor por sus propiedades aislantes.

Tipos de convección

Una vez hemos explicado las posibles transferencias de calor que existen, vamos a contar los tipos de convección que existen. La transferencia de calor por convección puede darse de varias maneras y son:

• Forzada: se realiza a través de un ventilador, en el caso de aire, o una bomba, en el caso de agua, en el que el fluido se mueve a través de una zona caliente y se transporta el calor hacia una zona fría.
• Natural: ocurre cuando el fluido extrae el calor de la zona caliente y modifica su densidad. Esto hace que se desplace hacia la zona más fría donde cederá su calor.

Para entender mejor los diferentes tipos de convección vamos a poner un ejemplo. Si encendemos un radiador, tenemos que esperar a que la temperatura incremente. Si ponemos la mano encima del radiador a una distancia corta, veremos que existe un flujo de aire totalmente natural, puesto que el aire caliente tiende a ascender. El aire de alrededor se calienta y disminuye su densidad, haciendo que pese menos. Así, fluye hacia arriba haciendo que pase de nuevo el aire, renovándose de forma continua. Es como si fuese un proceso cíclico.

Espero que con esta información puedas saber más sobre la convección  y la transferencia de calor.