¿Qué es el coeficiente de transferencia de calor?
El coeficiente de transferencia de calor por convección, que se representa con la letra h, mide la eficacia con la que el calor pasa entre una superficie sólida y un fluido en movimiento (líquido o gas). Es un parámetro clave en ingeniería térmica, en el diseño de climatización (HVAC), en el dimensionamiento de intercambiadores de calor y en la refrigeración de equipos electrónicos. Esta calculadora obtiene h directamente a partir de la ley de enfriamiento de Newton, usando el flujo de calor, el área de la superficie y la diferencia de temperatura entre la superficie y el fluido.
La fórmula, paso a paso
El cálculo se basa en $$h = \frac{Q}{A \cdot \Delta T}$$ que no es más que un despeje de la ley de enfriamiento de Newton, \(Q = h \cdot A \cdot \Delta T\). Aquí Q es el flujo de calor en vatios (W), A es el área de intercambio de calor en metros cuadrados (m²) y ΔT es la diferencia de temperatura en kelvin (K) o en grados Celsius (un kelvin equivale a un grado Celsius, así que la diferencia es idéntica). El resultado h se expresa en W/(m²·K). Cuanto mayor es el valor, más fácilmente cede o absorbe calor la superficie.
Cómo usarla
Introduce el flujo de calor total Q, el área A en contacto con el fluido y la diferencia de temperatura ΔT. Pulsa calcular para obtener el coeficiente al instante. Mantén todos los datos en unidades del SI para que el resultado salga en W/(m²·K).
Ejemplo resuelto
Imagina una placa plana que disipa Q = 5000 W sobre un área A = 2 m², con una diferencia de temperatura entre la superficie y el fluido de ΔT = 25 K. Entonces $$h = \frac{5000}{2 \times 25} = \frac{5000}{50} = 100 \ \text{W/(m}^2\cdot\text{K)}$$ un valor habitual en la convección forzada de aire.
Preguntas frecuentes
¿Qué unidades debo utilizar? Usa unidades del SI: Q en vatios, A en metros cuadrados y ΔT en kelvin (o la diferencia en °C). El resultado se expresa en W/(m²·K).
¿Puedo usar °C para ΔT? Sí. Una diferencia de temperatura en °C tiene el mismo valor numérico que en kelvin, por lo que el resultado no cambia.
¿Cuáles son los valores típicos de h? La convección natural en aire ronda los 5–25, la convección forzada en aire los 10–500, la convección forzada en agua los 100–15 000, y la ebullición o condensación pueden superar los 10 000 W/(m²·K).
