El enfriamiento por convección es cualquier transferencia de calor que se produce por el movimiento de un fluido. Tanto los líquidos como los gases pueden exhibir enfriamiento por convección y el efecto puede ser natural o forzado. El enfriamiento natural se produce por la transferencia de calor debido a cambios en la densidad del fluido, como el aire caliente que sube y el aire más frío se hunde. La convección forzada ocurre cuando se agrega cualquier fuerza externa para mover el fluido, como un ventilador que mueve aire o una cuchara que agita un líquido.
La transferencia de calor se produce principalmente por conducción y convección. La conducción es una transferencia de calor a través de cualquier material, sin movimiento del material. Un ejemplo de conducción es una sartén de metal calentada por una llama en una estufa de gas. La llama de gas calienta la parte inferior de la sartén y la conducción transferirá el calor al resto de la sartén. Cuando se apaga el fuego, la convección enfriará la sartén a medida que el calor se transfiera y se eleve al aire alrededor de la sartén.
El enfriamiento por convección natural ocurre en la atmósfera y los océanos de la Tierra. El aire se calienta por el calentamiento de la tierra y se eleva. A medida que el aire asciende, se enfría y regresa a la superficie, creando patrones climáticos y de circulación de aire global. Las corrientes oceánicas llevan agua caliente a océanos más fríos y el agua más fría se hunde y se traslada a las regiones más cálidas. La luz solar agrega energía al calentar el aire o el agua, y la rotación de la Tierra imparte algo de energía, pero el movimiento se considera natural en lugar de forzado.
El enfriamiento por convección también ocurre dentro de la Tierra. El núcleo fundido, calentado por la desintegración de elementos radiactivos, se eleva hacia la corteza exterior de nuestro planeta. La convección enfría el material del núcleo fundido y se mueve lentamente hacia el centro. Este movimiento hace que nuestros continentes se muevan lentamente sobre el núcleo fundido, un fenómeno llamado movimiento de placas tectónicas.
El enfriamiento forzado es común en hogares y negocios. Los sistemas de aire acondicionado y calefacción utilizaban convección de aire forzado para mover el calor dentro o fuera de un edificio. Los ventiladores dentro de los equipos electrónicos usaban enfriamiento por convección forzada para mover el aire sobre los componentes electrónicos. Los sistemas de refrigeración utilizan ventiladores tanto para eliminar el calor de las bobinas del condensador como para enfriar el compresor y mover el aire dentro del compartimento refrigerado.
Los ventiladores de refrigeración han demostrado efectos de convección durante siglos. Con la invención de la electricidad, los motores eléctricos podrían usarse para impulsar ventiladores de mesa y de techo. Los sofisticados ventiladores de techo que contienen termostatos para controlar automáticamente sus funciones están disponibles desde finales del siglo XX. Todos se basan en el mismo principio de enfriar el cuerpo humano moviendo aire a través de la piel.
La convección se puede combinar con la evaporación para mejorar el rendimiento de enfriamiento. Los sistemas de enfriamiento evaporativo, que utilizan aire forzado que pasa a través de una almohadilla de evaporación húmeda para enfriar los espacios interiores, son populares en áreas de muy baja humedad. Estos sistemas enfrían el espacio interior eliminando el calor del aire entrante a través de la evaporación. La corriente de aire resultante es más fría, pero contiene más humedad. Los sistemas evaporativos no funcionan bien en áreas de mayor humedad relativa, porque no se producirá enfriamiento y el interior puede volverse bastante húmedo.