Ing. Q. Óscar Gdo. Jaubert Calvo, M.Sc.

De acuerdo con una serie de estudios, la clasificación, según el sistema físico es: estático, dinámico, térmico y químico

Existen diferentes factores que controlan el sistema, que ocurre cuando existen diferentes criterios dimensionales

En estos casos (sistemas más complejos) se debe de escoger una de las condiciones de manera que el proceso dependa de ésta

Este término se utiliza para diferenciar el proceso que sea determinante, cuando se tienen sistemas complejos

Otra manera de expresarlo es como la fuerza o factor de resistencia que controla la expresión de cambio del sistema

Ecuación:

Término respectoA la conversión de La reacción

Término respectoA la difusión

Si el factor predominante es la conversión el sistema se debe estudiar el régimen químico y las similaridades químicas.

El régimen debe ser relativamente puro, un ejemplo es que la velocidad de reacción dependa de un grupo adimensional principalmente

El régimen debe ser del mismo tipo en la pequeña escala como en la grande. (si esto no se cumple es riesgoso cuando sea necesario extrapolar relaciones de similaridad)

Si aumenta la temperatura tiende a aumentar la velocidad del proceso, de forma que disminuye el factor de resistencia de la ecuación de velocidad

Si se aumenta la agitación se incrementa el grado de turbulencia en un medio fluido, reduciendo el grosor de la película laminar y disminuyendo la resistencia de transferencia de calor o de masa por convección

Existe cuando hay más de un grupo adimensional que gobierna el comportamiento del proceso o sistema, donde se puede realizar los siguiente:

Se puede calcular cualquiera de los dos factores de resistencia primero y determinar el otro mediante un modelo experimental

Se complementa éste tipo de régimen con un modelo geométricamente distorsionado

Modificó uno de los factores controlantes por algún arreglo artificial

Cuál es el régimen que controla y las similitudes que se deben de considerar en:

◦ Quebrado, tamizado e hidrociclón

◦ Sedimentación

Quebrado, tamizado

Hidrociclón

Sedimentación

Planta piloto: Precursor de una planta de producción, que aún no se ha construido

Modelo: Se utiliza como una simulación de un proceso que ya está en funcionamiento de forma que se muestren los efectos de modificar algunas variables del proceso.

Raramente en el diseño de un nuevo proceso, se necesita una planta piloto completa del proceso; generalmente solamente aquellos procesos que no pueden ser diseñados con base en la experiencia o de principios conocidos basados en datos de laboratorio, son verdaderamente “piloteados”.

Los datos se clasifican en Datos disponibles de experiencias previas en el

proceso. Datos obtenidos de reportes de laboratorio o

que pueden ser derivados de los resultados en el laboratorio.

Datos disponibles en la literatura. Datos que pueden ser aproximados lo más

cercanamente posible a los propósitos de diseño mediante relaciones termodinámicas, por alguna de las muchas correlaciones empíricas y semiempíricas que existen, etc.

Se deben mantener las condiciones de operación en los procesos a pequeña escala, para simular el de gran escala.

Lo más seguro para evaluar el efecto de escala es hacer varias plantas piloto de diferentes tamaños (lento y costoso)

“La composición espacial y temporal de

un sistema físico es determinado por

cocientes y magnitudes dentro del mismo

sistema, y no depende del tamaño o la

naturaleza de las unidades en las cuales

estas magnitudes son medidas.”

Similaridad Geométrica.

Similaridad Mecánica.

Similaridad Térmica.

Similaridad Química

Concepto de correspondencia.

Dos cuerpos son geométricamente similares cuando cada punto en uno de los cuerpos posee un punto correspondiente en el otro cuerpo”

Considere dos cuerpos sólidos, atravesados por tres ejes imaginarios los cuales intersecan el espacio de cada uno de tal modo que cada punto es único y descrito por estas tres coordenadas.

Existe un punto en el primer cuerpo cuyas coordenadas son x, y, z además un punto dentro del otro cuerpo con coordenadas x’,y’,z’.

Similaridad estática

Similaridad cinemática

Similaridad dinámica

Cuerpos similarmente geométricos,

presentan similaridad estática cuando bajo

la acción de una tensión constante, su

deformación relativa, es tal que ellos

permanecen siendo geométricamente

similares

La similaridad geométrica con sistemas en movimiento, presenta similaridad cinemática cuando partículas correspondientes siguen un camino geométricamente similar con intervalos de tiempo correspondientes.

Para sistemas en movimiento con

similaridad geométrica, son dinámicamente

similares cuando las razones de todas las

fuerzas correspondientes son iguales.

Sistemas geométricamente similares son

térmicamente similares cuando diferencias

de temperatura correspondiente dan un

cociente constante

Sistemas geométricos y térmicamente

similares son químicamente similares cuando

diferencias de concentración

correspondientes dan una razón constante.