Este documento presenta los principios básicos de la transferencia de calor por convección, incluyendo números adimensionales como el número de Reynolds, Prandtl y Nusselt. Explica métodos para calcular el coeficiente de transferencia de calor por convección y discute configuraciones de convección forzada. También presenta un procedimiento de 9 pasos para determinar propiedades de fluidos, tasas de transferencia de calor y esfuerzos de corte en sistemas de convección.

1. UNIVERSIDAD FERMIN TORO
DECANATO DE INGENIERÍA
ESCUELA DE MANTENIMIENTO MECÁNICO
TRANSFERENCIA DE CALOR
P R I N C I P I O S D E L A C O N V E C C I Ó N
P R O C E D I M I E N T O S Y R A Z O N A M I E N T O S

3. • Métodos de cálculo de la transferencia de calor por convección y,
en particular, las maneras de predecir el valor del coeficiente de
transferencia de calor por convección, h.
• Relaciones sencillas de la dinámica de fluidos y del análisis de la
capa límite que son importantes para una comprensión básica de
la transferencia de calor por convección.
• Carácter analítico y únicamente interesan las configuraciones con
convección forzada.

4. NÚMEROS ADIMENSIONALES ASOCIADOS A LA CONVECCIÓN.
Número de Reynolds (Re)
𝑅𝑒 =
𝜌𝑢𝑥
𝜇
=
𝑢𝑥
𝑣
Dónde: ρ, densidad del fluido (Kg/m3); μ, viscosidad absoluta del fluido
(Kg/m·s); , viscosidad cinemática del fluido (m2/s); u, velocidad de la
corriente libre (m/s); x, distancia desde el borde de ataque (m).
Para fluidos líquidos: Flujo laminar Re ≤ 2·103 Flujo Turbulento Re ≥ 4·103
Para fluidos gaseosos: Flujo laminar Re ≤ 5·105 Flujo Turbulento Re ≥ 1·107
Número de Prandtl (Pr)
Pr =
𝐶𝜇
𝐾
Dónde: C, calor específico del fluido (KJ/Kg·OC); μ, viscosidad absoluta del
fluido (Kg/m·s); K, la conductividad térmica del fluido (W/m·OC).

5. Número de Nusselt (Nu)
𝑁𝑢 =
ℎ𝑥
𝐾
Dónde: h, coeficiente de convección del calor (W/m2·OC); x, distancia desde el
borde de ataque (m); K, la conductividad térmica del fluido (W/m·OC).
Número de Stanton (St)
𝑆𝑡 =
ℎ
𝜌𝐶𝑢
Dónde: h, coeficiente de convección del calor (W/m2·OC); ρ, densidad del fluido
(Kg/m3); C, calor específico del fluido (KJ/Kg·OC); u, velocidad de la
corriente libre (m/s).

7. 1. Determinar la temperatura de frontera (promedio) que rige el sistema
𝑇𝑓 =
𝑇𝑝 + 𝑇∞
2
2. Determinar a la Temperatura de Frontera (Tf), las propiedades del
fluido: densidad, calor específico, viscosidad absoluta y dinámica,
conductividad térmica y número de Prandtl, usando las tablas A.4, A.5,
A.6 y A.9.
3. Determinar el número de Reynolds en función de la velocidad de la
corriente libre y la distancia del borde de ataque.
4. Seleccionar por medio de la Tabla 5.2, (págs.32-33; de la Guía de
Tablas de Transferencia de Calor) las ecuación particular ya sea del
número de Nusselt o Stanton, respectivamente, cumpliendo con las
restricciones impuestas.

8. 5. Determinado el número de Nusselt o Stanton, que satisface las condiciones o
restricciones, se calcula el Coeficiente de Convección del Calor, h. Por medio
de las ecuaciones generales del número de Nusselt o Stanton.
6. Se determina el calor del sistema usando la ecuación del enfriamiento de
Newton
𝑞 = ℎ𝐴 𝑇𝑝 − 𝑇∞
7. Se determina es Espesor de la Capa Limite Laminar (δ), por medio de la
tabla 5.2 (pág. 33) teniendo en cuenta el tipo de régimen existente, calculado
por el número de Reynolds.
8. Se determina el Factor de Fricción Térmica (Cfx), por medio de la tabla 5.2
(pág. 33) teniendo en cuenta el tipo de régimen existente, calculado por el
número de Reynolds.
9. Se calcula es Esfuerzo cortante (τx), por medio de la ecuación:
𝜏 𝑥 = 𝐶𝑓𝑥 𝜌
𝑢2
2