¿Qué es la convección forzada?

La convección describe el efecto del calor de los líquidos o gases que viajan sobre un objeto sólido. En la convección forzada, el flujo del fluido o gas se mejora o crea artificialmente. Los ventiladores son una forma común de forzar gases, mientras que las bombas se usan con frecuencia con fluidos. La convección forzada generalmente funciona más rápidamente que la convección estándar.

Un ejemplo simple de convección forzada sería derretir un cubito de hielo con agua tibia. Un cubito de hielo se derretirá naturalmente en una piscina de agua tibia. La convección natural provocaría que el agua alrededor del cubo de hielo se enfriara y fuera menos eficiente para derretir el cubo de hielo a medida que avanza el proceso. Si el agua tibia se forzara a través del cubo de hielo continuamente, el agua no se enfriaría y el cubo de hielo se derretiría mucho más rápido.

La eficiencia de la convección de calor está determinada por varios factores. En general, cuanto mayor es el área expuesta de la superficie a calentar, más difícil es calentar. Por lo tanto, la corriente de gas o fluido debe ajustarse en consecuencia. Esto a menudo se logra mediante la adición de una fuente artificial para aumentar el flujo de líquidos o gases.

La velocidad de la corriente de convección también es importante. En general, las transmisiones más rápidas son más eficientes. La sensación térmica es un buen ejemplo de esta eficiencia. Una persona parada con viento fuerte se enfriará más rápido que una en el aire estancado, porque la piel caliente está expuesta a un mayor volumen de aire frío en un tiempo determinado.

La diferencia de temperatura también afecta la velocidad a la que ocurre la convección forzada. Las superficies expuestas a una corriente de convección con una temperatura mucho más alta se calentarán más rápido. La convección de calor disminuye cuando el objeto se acerca a la temperatura de la corriente.

Los fluidos y gases más espesos suelen ser más efectivos en la transferencia de calor. Esto es problemático, porque muchos gases y fluidos más espesos requieren más fuerza para mantener la velocidad efectiva en una corriente de convección. También se debe tener cuidado de que el fluido o los gases permanezcan móviles mientras se enfrían.

Aunque el objetivo principal de la convección forzada es a menudo el objeto a calentar o enfriar, es importante recordar que la transferencia de temperatura se realiza en ambos sentidos. Cuando una corriente de convección está calentando un objeto, la temperatura más baja del objeto se transfiere a la corriente. Determinar el cambio de temperatura tanto en el objeto como en la corriente es importante al juzgar la eficiencia del método de convección forzada.

El análisis de transferencia de calor se realiza manualmente o por software. Hay muchas variables, pero hay dos indicaciones principales de la efectividad de un método de conversión forzada. La primera indicación es el aumento de temperatura en la superficie a calentar. La segunda indicación es la diferencia de temperatura de la corriente de convección antes y después de que haya pasado por la superficie. Cuanto mayor es la diferencia, más útil es el método de convección.