Radiación/Convección Radiación

La propagación de calor por radiación es la emisión de calor como luz invisible. Estos rayos viajan por el aire hasta que alcanzan algún material que los absorbe. Como resultado el material receptor se calienta.Este tipo de calor es ideal en una habitación de techos altos, en edificios con aislamiento pobre, o si usted busca calor rápido y directo de su hogar. A la hora de situar mobiliario o cualquier otro objeto, tenga en cuenta que la cercanía de la estufa puede estar extremadamente caliente. Pueden usarse escudos de calor para prevenir la radiación de calor en determinadas direcciones. 

  Radiación   Convección

La propagación de calor por convección se da cuando el aire alrededor de la estufa se calienta, se expande y se eleva por su propia temperatura. Si la estufa tiene una cámara de convección (planchas en los laterales con aperturas inferior y superior) el aire en dicha cámara se calienta antes y circula con mayor rapidez. La circulación de aire caliente de convección reparte el calor por la habitación.El aire caliente queda detenido bajo el techo pero es posible hacerlo bajar utilizando un ventilador de techo. La convección lleva algo más de tiempo para calentar la habitación comparado con la radiación. 

  Convección 

 Convección y radiación

La mayoría de los hogares combinan ambos sistemas. El frente de las estufas radia calor a través del cristal de la puerta.

Detrás de las estufas, normalmente hay placas de convección que cumplen con la doble función de proteger la pared. Aún más a menudo el diseño de los laterales del producto determina si la estufa se puede catalogar como estufa de radiación o de convección. 

ConvecciónLa convección es la transmisión de calor por movimiento real de las moléculas de una sustancia. Este

fenómeno sólo podrá producirse en fluidos en los que por movimiento natural (diferencia de densidades) o

circulación forzada (con la ayuda de ventiladores, bombas, etc.) puedan las partículas desplazarse

transportando el calor sin interrumpir la continuidad física del cuerpo.

RadiaciónLa radiación a la transmisión de calor entre dos cuerpos los cuales, en un instante dado, tienen temperaturas

distintas, sin que entre ellos exista contacto ni conexión por otro sólido conductor. Es una forma de emisión de

ondas electromagnéticas (asociaciones de campos eléctricos y magnéticos que se propagan a la velocidad de

la luz) que emana todo cuerpo que esté a mayor temperatura que el cero absoluto. El ejemplo perfecto de

este fenómeno es el planeta Tierra. Los rayos solares atraviesan la atmósfera sin calentarla y se transforman

en calor en el momento en que entran en contacto con la tierra.

Radiación térmica:

La radiación térmica tiene básicamente tres propiedades:

Radiación absorbida. La cantidad de radiación que incide en un cuerpo y queda retenida en él, como

energía interna, se denomina radiación absorbida. Aquellos cuerpos que absorben toda la energía incidente

de la radiación térmica, se denominan cuerpos negros.

Radiación reflejada. Es la radiación reflejada por un cuerpo gris.

Radiación transmitida. La fracción de la energía radiante incidente que atraviesa un cuerpo se llama

radiación  transmitida 

La asociación mutua de los procesos de emisión, absorción, reflexión y transmisión de energía radiante por diferentes sistemas de cuerpos se conoce como intercambio de energía radiante.

El aire, por lo tanto, en los sistemas de transmisión de calor, es un elemento totalmente pasivo, que no ejerce ninguna función fundamental en los resultados térmicos de un local.

Calentar objetos, personas, paredes, suelos, etc. sin calentar el aire fundamentalmente es el proceso térmico que genera una instalación radiante, obteniendo beneficios sustanciales en cuanto a la mejora de confort, modificación de la humedad ambiental y consumo.

Aplicación real en la construcción de la radiación térmica. Si queremos aprovechar las características propias de la radiación térmica, estamos obligados a crear nuevos aparatos, a replantear los espacios que emiten calor de una manera diferente, en definitiva, a modificar el concepto convencional que solo se ocupa de incorporar a los locales un elemento capaz de convertir el aire frío en caliente, esté colocado en una u otra parte del local y con más o menos potencia instalada.

Por ello será importante analizar en los siguientes capítulos todas las variantes que puedan influir en una calefacción por radiación para obtener unos resultados óptimos.

El calor llega desde el Sol hasta la placa metálica por radiación. El metal de la placa emite radiación en el infrarrojo

.El calor se transmite al líquido que está en contacto con la placa por conducción. En el líquido se establecen corrientes covectivas que lo mezclan y uniformizan el calor. El agua caliente sube y la fría baja.El agua más caliente sube al depósito superior y de la parte inferior de este depósito baja el agua más fría que entra por la parte de abajo de la placa

CONVECCIÓN.- La convección tiene lugar cuando áreas de fluido caliente (de menor densidad) ascienden hacia las regiones de fluido frío. Cuando ocurre esto, el fluido frío (de mayor densidad) desciende y ocupa el lugar del fluido caliente que ascendió. Este ciclo da lugar a una continua circulación (corrientes convectivas) del calor hacia las regiones frías.

En los líquidos y en los gases la convección es la forma más eficiente de transferir calor.

En el verano, en una carretera recalentada, se puede ver como asciende de ella el aire caliente formando una columnas oscilantes. También se ve a veces como asciende el aire desde un radiador (el aire caliente sube y el frío baja).

En este gif animado ves como un mechero calienta el aire, éste asciende en una corriente convectiva y hace girar la espiral de papel.

Hemos usado un agitador del calorímetro sujeto por una pinza y en él apoyamos un dedal en el que pegamos la espiral de papel.

El calor calienta el aire y el papel y además de hacer girar la espiral la alarga y llega a tocar la pinza lo que le impide seguir girando.

RADIACIÓN.- Tanto la conducción como la convección requieren la presencia de materia para transferir calor.

La radiación es un método de transferencia de calor que no precisa de contacto entre la fuente de calor y el receptor.

No se produce ningún intercambio de masa y no se necesita ningún medio material para que se transmita.

Por radiación nos llega toda la energía del Sol. Al llegar a la Tierra empieza un complicado ciclo de transformaciones: la captan las plantas y luego la consumimos nosotros, el agua se evapora, el aire se mueve....

La energía radiante del Sol se transmite a través del espacio vacío en forma de radiación que viaja a la velocidad de la luz . Entre las diferentes ondas que la componen hay radiación visible, ultravioleta, infrarroja etc. La ultravioleta es tan energética que puede ionizar la materia, pero la radiación infrarroja interfiere con los electrones de los átomos promocionándolos a un nivel superior y produce la agitación de los átomos y de las moléculas que se traduce en calor.

En los hornos microondas la energía generada para que vibren las moléculas de la sustancia que se calienta la transmiten ondas con una frecuencia inferior a las del infrarrojo. Ver tipos de radiaciones

La radiación se produce cuando los electrones situados en niveles de energía altos caen a niveles de energía más bajos. La diferencia de energía entre estos niveles se emite en forma radiación electromagnética. Cuando esta energía es absorbida por los átomos de una sustancia los electrones de dichos átomos "salten" a niveles de energía superiores.

Todos los objetos absorben y emiten radiación. Este "applet" de java muestra como un átomo absorbe y emite radiación. Cuando la absorción de energía está equilibrada con la emisión, la temperatura del objeto permanece constante. Si la energía absorbida es mayor que la emitida la temperatura del objeto aumenta, y si ocurre lo contrario la temperatura disminuye.