Page 394 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

18.4 Convección 375

dividido entre la suma de los valores R de esos materiales. Los valores R de los materiales de cons­
trucción de uso más frecuente se expresan casi siempre en unidades del SUEU, como se muestra
en la tabla 18.1. Por ejemplo, el aislante de fibra de vidrio para techos, que tiene 6 in de espesor,
tiene un valor R de 18.8 ft2 • °F ■ h/Btu. Un ladrillo de 4 in tiene un valor R de 4.00 ft2 • °F • h/Btu.
Estos materiales, colocados uno al lado del otro, tendrían un valor R total de 22.8 ft2 • °F • h/Btu.

Convección

La convección se ha definido como el proceso por el que el calor es transferido por medio del
movimiento real de la masa de un medio material. Una corriente de líquido o de gas que absorbe
energía de un lugar y lo lleva a otro, donde lo libera a una porción más fría del fluido recibe el
nombre de comente de convección. En la figura 18.4 se presenta una demostración de laborato­
rio acerca de una corriente de convección. Una sección rectangular de tubería de vidrio se llena
de agua y se calienta en una de las esquinas inferiores. El agua que está cerca de la flama se ca­
lienta y se dilata, volviéndose menos densa que el agua más fría que está sobre ella. A medida que
el agua caliente se eleva, es remplazada por agua más fría del tubo inferior. Este proceso continúa
hasta que una corriente de convección contraria al movimiento de las agujas del reloj circula por
la tubería. La existencia de dicha corriente se demuestra en forma ostensible dejando caer gotas
de tinta por la parte superior abierta. La tinta es transportada por la corriente de convección hasta
I t que finalmente regresa a la parte de arriba, proveniente de la sección derecha de la tubería.
Si el movimiento de un fluido es causado por una diferencia de densidad originada por un
cambio de temperatura, la corriente producida se conoce como convección natural. El agua
que fluye por la tubería de vidrio del ejemplo anterior representa una corriente de convección
natural. Cuando un fluido es obligado a moverse por la acción de una bomba o unas aspas, la
corriente producida se conoce como convección forzada.
Corrientes de convección de ambos tipos, natural y forzada, se presentan en el proceso de ca­
lentar una casa con un calentador de gas convencional, como el que se muestra en la figura 18.5.
Figura 18.4 Ejemplo de la Un intercambiador de calor lo transfiere de las flamas del gas al contenedor de metal. El calefactor
convección natural. obliga al aire a pasar por el contenedor caliente y luego por los conductos de la casa. El aire re-

Figura 18.5 Comentes de convección forzada originadas por un homo de calefacción central. El intercam­
biador de calor lo transfiere de la caldera por el conducto de ventilación. Los productos de la combustión se
ventilan hacia el exterior y jamás se mezclan con el aire empleado para calentar la casa.