INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI

• Carrera: Ingeniería Química• Materia: Mecanismos de Transferencia• Profesor: Norman Rivera Pazos• Temas: • Conceptos fundamentales• Reologia • Concentración • Calor • Mecanismos de transferencia• Alumna: Diana Alejandra Rios Marin

Conceptos fundamentales

• Fluido incompresible: es cualquier fluido cuya densidad siempre permanece constante con el tiempo, y tiene la capacidad de oponerse a la compresión del mismo bajo cualquier condición.

• Esto quiere decir que ni la masa ni el volumen del fluido puede cambiar.

Fluido compresible

• Es aquel fluido cuya densidad varía significativamente ante un cambio de presión.

• Nótese que es posible tener un flujo aproximadamente incompresible aunque el fluido en movimiento en sí sea un fluido compresible siempre que a lo largo del flujo en la región considerada la densidad ρ sea prácticamente la misma en todos los puntos.

Flujo laminar

• Régimen laminar o de Poiseuille.

• El régimen del flujo es laminar cuando el flujo tiene un movimiento ordenado, en el que las partículas del fluido se mueven en líneas paralelas, sin que se produzca mezcla de materia entre las distintas capas.

Flujo turbulento

• Régimen turbulento o de Venturi.

• El régimen de movimiento de un fluido es turbulento cuando el fluido presenta un movimiento desordenado con mezcla intensiva entre las distintas capas.

Flujo estacionario

• Se dice que el flujo es estacionario si la velocidad ~v(~r) y la densidad ρ(~r) del flujo en un punto no dependen del tiempo y no estacionario en caso contrario. Esto no quiere decir que la velocidad y la densidad deban ser las mismas en dos puntos distintos, sino sólo que en un mismo punto no deben variar con el tiempo.

Flujo no estacionario

• Se dice que el flujo es no estacionario si la velocidad ~v(~r) y la densidad ρ(~r) del flujo en un punto dependen del tiempo.

Reologia

• La reologia es una disciplina científica que se dedica al estudio de la deformación y flujo de la materia o, más precisamente, de los fluidos.

• El objetivo de la reología está restringido a la observación del comportamiento de materiales sometidos a deformaciones muy sencillas.

Tipos de fluidos según su comportamiento reológico

• La viscosidad se puede definir como una medida de la resistencia a la deformación de un fluido.

• 1) Newtonianos, hay proporcionalidad lineal entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación.

• 2) No newtonianos, no hay proporcionalidad lineal entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación.

A su vez se dividen en:

a) Independientes del tiempo

• Sin esfuerzo umbral,

• Pseudoplástico, se produce una disminución de su viscosidad, y de su esfuerzo cortante, con la velocidad de deformación.

• Dilatantes, se produce un aumento de su viscosidad, y de su esfuerzo cortante, con la velocidad de deformación.

• Con esfuerzo umbral

• Plásticos, se comporta como un sólido hasta que sobrepasa un esfuerzo cortante mínimo (esfuerzo umbral) y a partir de dicho valor se comporta como un líquido.

b) Dependientes del tiempo

• Tixotrópicos, se produce una disminución de la viscosidad al aplicar un esfuerzo cortante y recupera su viscosidad inicial tras un tiempo de reposo.

• Reopécticos, se produce un aumento de la viscosidad al aplicar un esfuerzo cortante y recupera su viscosidad inicial tras un tiempo de reposo.

• 3) Viscoelásticos, se comportan como líquidos y sólidos, presentando propiedades de ambos, y con propiedades tanto viscosas como elásticas.

Concentración (de masa, molar)

• Fracción Molar: Es una cantidad adimensional que expresa la relación del número de moles de un componente con el numero de moles de todos los componentes presentes. Siempre es menor que 1, excepto cuando A es el único componente presente.

• En ese caso nb=0 y Xa=nA/na=1. Cabe mencionar que la suma de las fracciones molares debe ser igual a 1 por ejemplo:

• XA + XB = na /(nA+nB) + nB/( nA+nB) = 1

Densidad de flujo

• Son magnitudes vectoriales que representan el transporte de una especie que atraviesa la unidad de área en la unidad de tiempo, expresada con base de masa o molar.

• Pueden referirse a ejes estacionarios, a la velocidad media de masa o a la velocidad media molar.

• Por lo tanto, no queda perfectamente establecida una densidad de flujo de materia mientras no se definan las unidades empleadas y el sistema coordenado de referencia.

Velocidad de masa o de flujo molar

• Se define como velocidad media de masa de la mezcla de n componentes a la suma de las velocidades másicas individuales de cada componente dividido la densidad total de cada mezcla.

• Las velocidades másicas individuales corresponden al producto de la concentración de masa por la velocidad de cada componente.

Temperatura

• Es básicamente la medición de la energía cinética media de las moléculas. Esto significa que la temperatura de algo será más baja si la energía cinética media de las moléculas es baja; mientras que será alta si la energía cinética es alta.

Calor

• Es la energía que se transfiere entre los cuerpos u objetos debido a la variación de la temperatura (es importante aclarar que los cuerpos no tienen calor, sino energía térmica). El calor está relacionado con la temperatura, porque siempre fluye desde los objetos más calientes hasta los objetos más fríos y la temperatura es la magnitud en la que se mide este flujo o energía.

Diferencias clave entre calor y temperatura

• La temperatura se encarga de medir la energía cinética (en este caso energía térmica), mientras que el calor es la energía térmica que posee un cuerpo.

• La temperatura se mide en grados Celsius, escala Kelvin o grados Fahrenheit; mientras que el calor se mide en Julios o Joules.

Mecanismos para transferencia de calor• Conducción. Es el mecanismo de transferencia de

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

• La conducción de calor sólo ocurre si hay diferencias de temperatura entre dos partes del medio conductor.

Convección

• Es el mecanismo de transferencia de calor por movimiento de masa o circulación dentro de la sustancia. Puede ser natural producida solo por las diferencias de densidades de la materia; o forzada, cuando la materia es obligada a moverse de un lugar a otro, por ejemplo el aire con un ventilador o el agua con una bomba.

• Sólo se produce en líquidos y gases donde los átomos y moléculas son libres de moverse en el medio.

Radiación

• La radiación térmica es energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura dada, se produce directamente desde la fuente hacia afuera en todas las direcciones.

• Esta energía es producida por los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas constitutivos y transportada por ondas electromagnéticas o fotones, por lo que recibe el nombre de radiación electromagnética.

• La masa en reposo de un fotón (que significa luz) es idénticamente nula. Por lo tanto, atendiendo a relatividad especial, un fotón viaja a la velocidad de la luz y no se puede mantener en reposo. (La trayectoria descrita por un fotón se llama rayo).

• La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes y perpendiculares entre sí, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro.

Mecanismos de transferencia

• Masa: El mecanismo de transferencia de masa, depende de la dinámica del sistema en que se lleva a cabo.

• Hay dos modos de transferencia de masa:

• 1.Convectiva: La masa puede transferirse debido al movimiento global del fluido. Puede ocurrir que el movimiento se efectúe en régimen laminar o turbulento.

2. Molecular o difusión ordinaria

• La difusión molecular (o transporte molecular) puede definirse como la transferencia (o desplazamiento) de moléculas individuales a través de un fluido por medio de los desplazamientos individuales y desordenados de las moléculas, debido a una diferencia de concentraciones.

Momentum

• En estos mecanismos, el tipo de movimiento que tiene el elemento de entrada del mecanismo es diferente del tipo de movimiento que tenga el elemento de salida, es decir, el tipo de movimiento se transforma en otro distinto, de ahí el nombre de mecanismo de transformación.

Momentum lineal de un sistema de partículas

• Supóngase que en vez de tener una partícula se tiene un sistema de n partículas con masas mi y velocidades en que i = 1,2,........,n.

• Entonces el momentum lineal de la iésima partícula es:

• Se define el momentum lineal total de del sistema respecto a un cierto sistema de referencia, como la suma de todos los momentum lineales de las partículas del sistema.

Calor

• Conducción: La transmisión de calor por conducción es atribuida a un intercambio de energía entre moléculas y electrones adyacentes en el medio conductor, sin transferencia macroscópica de materia, es decir, sin un desplazamiento visible de partículas.

• Convección: La transmisión de calor por convección en los fluidos se produce como consecuencia de un transporte macroscópico de materia que conlleva una cantidad de entalpía definida. Es evidente que la transmisión de calor por convección debe considerarse como un flujo de entalpía y no como un flujo de calor.

• Radiación: La radiación térmica es energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura dada, se produce directamente desde la fuente hacia afuera en todas las direcciones.

Bibliografía• http://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_incompresible • http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/flujo-compresible • http://oa.upm.es/6531/1/amd-apuntes-fluidos.pdf • http://

webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/mabel/materias/sistemdispersos/Reologia.pdf

• http://www.mopasa.com/site/tmp/tipos%20de%20fluidos%20seg%C3%BAn%20su%20comportamiento%20reol%C3%B3gico.pdf

• http://www.monografias.com/trabajos96/mecanismos-transporte/mecanismos-transporte.shtml

• http://diferenciaentre.info/diferencia-entre-calor-y-temperatura/ • http://old.dgeo.udec.cl/~juaninzunza/docencia/fisica/cap14.pdf • http://

www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/quimica/4_anio/ingenieria_reaciones/Transferencia_de_Materia.pdf

• http://ocwus.us.es/arquitectura-e-ingenieria/operaciones-basicas/contenidos1/tema7/pagina_02.htm

• http://aprendemostecnologia.org/maquinas-y-mecanismos/mecanismos-de-transformacion-del-movimiento/