La convección forzada es un mecanismo o tipo de transporte en el que el movimiento de un fluido es generado por una fuente externa (como una bomba, un ventilador, un dispositivo de succión, etc.). Junto con la convección natural , la radiación térmica y la conducción térmica , es uno de los métodos de transferencia de calor y permite transportar cantidades significativas de energía térmica de manera muy eficiente.
Este mecanismo se encuentra muy comúnmente en la vida cotidiana, incluyendo la calefacción central y el aire acondicionado y en muchas otras máquinas. Los ingenieros se encuentran a menudo con convección forzada al diseñar o analizar intercambiadores de calor , flujo por tuberías y flujo sobre una placa a una temperatura diferente a la de la corriente (el caso del ala de un transbordador durante el reingreso, por ejemplo). [1]
En cualquier situación de convección forzada, siempre hay cierta cantidad de convección natural cuando hay fuerzas gravitacionales presentes (es decir, a menos que el sistema esté en un marco inercial o en caída libre). Cuando la convección natural no es despreciable, estos flujos se denominan típicamente convección mixta .
Al analizar la convección potencialmente mixta, un parámetro llamado número de Arquímedes (Ar) parametriza la fuerza relativa de la convección libre y forzada. El número de Arquímedes es la relación entre el número de Grashof y el cuadrado del número de Reynolds , que representa la relación entre la fuerza de flotación y la fuerza de inercia, y que representa la contribución de la convección natural. Cuando Ar ≫ 1, domina la convección natural y cuando Ar ≪ 1, domina la convección forzada.
Cuando la convección natural no es un factor significativo, el análisis matemático con teorías de convección forzada suele arrojar resultados precisos. El parámetro de importancia en la convección forzada es el número de Péclet , que es la relación entre la advección (movimiento por corrientes) y la difusión (movimiento de concentraciones altas a bajas) del calor.
Cuando el número de Peclet es mucho mayor que la unidad (1), la advección domina a la difusión. De manera similar, proporciones mucho más pequeñas indican una tasa de difusión más alta en relación con la advección.
