mecanismos de transferencia
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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.
Calor
• Diferencia entre calor y temperatura.
• 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/ingenie
ria_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/