Mecanismos de Transferencia

Oscar Astorga Araujo

Ing. Química

Norman Edilberto Rivera Pasos

30 de Enero del 2015

1.1 Flujo, fluidos.

• Fluido: todo cuerpo que tiene la identidad de fluir, y carece de rigidez y elasticidad, y en consecuencia cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente a alterar su forma y adoptando así la forma del recipiente que lo contiene.

Dentro de la definición de fluido entra el estado liquido y gaseoso, según la diferencia de intensidad de las fuerzas de cohesión existentes entre sus moléculas.

Fluido Incompresible: es aquel donde el fluido no se comprime, como es en el caso de los líquidos.

Fluido Incompresible: aquel cuya densidad varia significativamente ante un cambio de presión. ∆ρ/ρ = O(M2 ), con M = u/c

• Flujo: acto y la consecuencia de fluir, la palabra tiene origen del latín “fluxus”. Esta palabra tiene mucho significados, todo depende de como sea empleada y en que contexto.

Flujo laminar o estacionario: donde las partículas del fluido se mueven a lo largo de la trayectoria uniforme en capas o laminas. La velocidad del flujo en movimiento en cualquier punto no cambia con el tiempo.

En el flujo laminar se cumple la ley de Newton de la viscosidad, la cual frena el flujo de turbulencia y no es estable cuando es pequeña la viscosidad, o grande la velocidad y se rompe transformándose en turbulenta. Flujo turbulento: las partículas del fluido se mueven en trayectoria muy irregulares, originando un intercambio de movimiento de una porción de fluido a otra, este es el mas frecuente en las aplicaciones practicas de la ingeniería.

1.2 Reologia

• Reologia: es la ciencia que estudia mas que nada a los fluidos no newtonianos, ya que estudia las propiedades que le caracterizan como fluido y no como un solido.

El comportamiento reologico de los fluidos no es mas que dicho comportamiento según la viscosidad y la densidad del mismo. Se clasifican en dos: fluido newtoniano y fluido no newtoniano.

-Fluido newtoniano: es aquel donde se cumple la ley de newton sobre la viscosidad, añadiendo que el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la rapidez de la deformación de este. Por ejemplo: al agua al hacer aplicada una fuerza pues esta se corta lo cual es normal.

-Fluido no newtoniano: aquellos que desafian y contrarían la ley de newton sobre la viscosidad, teniendo en ese caso a que el esfuerzo cortante de ser no directamente proporcional a la rapidez de la deformación.

Un ejemplo común y casero de este último es la combinación de agua con maicena, en donde deja de adquirir propiedades de líquido al serle aplicada movimientos vibratorios, ya que se puede observar como la viscosidad empieza a presenciarse en el compuesto y pues realiza deformaciones muy particulares y extrañas.

1.3 Concentración

• Concentración: cantidad de soluto que hay en una masa o volumen determinado de una solución o solvente. La concentración se representa de manera muy exacta y precisa. Alguna de estas formas cuantitativas de medir la concentración son los porcentajes de soluto, la molaridad, normalidad y partes por millon entre otras.

La densidad de la disolución en condiciones normales en lugar de indicar la concentración; pero se usa más prácticamente y con disoluciones utilizadas muy ampliamente. También hay tablas de conversión de densidad a concentración para estas disoluciones, aunque el uso de la densidad para indicar la concentración es una práctica que está cayendo en desuso.

1.4 Calor

• Calor: energía que se transmite de un cuerpo a otro mediante tres tipos mecanismos diferentes.

Conducción: manera de transferir calor desde una masa de temperatura mas elevada a otro de temperatura inferior por contacto directo. El coeficiente de un conducción de un material mide la capacidad del mismo para conducir el calor a través de la masa del mismo. (Aislantes)

Convección: intercambio de calor entre el aire y una masa material que se encuentra a diferentes temperaturas. Se produce mediante movimientos naturales debido a la diferencia de temperaturas. (Aire)

Radiación: transmisión de calor en el que el intercambio de produce mediante la absorción y emisión de energía por ondas electromagnéticas, por lo que no existe la necesidad de que exista un medio material para el transporte de energía. (Sol)

-Diferencia entre calor y temperatura: Calor energía total del movimiento molecular en una sustancia, temperatura medida de la energía molecular media. El calor depende de la velocidad de las partículas, su numero, su tamaño y su tipo, en cambio la temperatura no depende de nada de eso.Ejemplo: en un vaso pequeño de agua puede ser la misma que la temperatura de un cubo de agua, pero el cubo tiene mas calor porque tiene mas agua y por lo tanto mas energía termina total.

1.5 Mecanismos de transferencia

• Calor: en escala atómica a través de la materia por actividad molecular, por el choque de unas moléculas con otras, donde las partículas mas energéticas le entregan energía a las menos energéticas, produciendo un flujo de calor de las temperaturas mas altas a las mas bajas.

El mejor conductor son los metales y el aire y el plásticos son malos, así llamados aislantes. La conducción de calor solo ocurre si hay diferencias de temperaturas entre dos partes del medio.

• Masa: La transferencia de masa requiere la presencia de dos regiones con composiciones químicas diferentes y se refiere al movimiento de especies químicas desde una región de alta concentración hacia una de concentración menor. La fuerza impulsora primaria para el flujo de fluidos es la diferencia de presión, en tanto que, para la transferencia de masa, es la diferencia de concentración.