FENOMENOS DE TRANSPORTE

Introduccin

Situacin en el plan de estudios

MATEMATICAS

FISICA

QUIMICA

BASICAS

BALANCES DE

MATERIA Y

ENERGIA

TERMODINAMICA

FENOMENOS

DE

TRANSPORTE

CINETICA

FUNDAMENTOS

I.Q.APLICADAS

FLUJO DE

FLUIDOS

TRANSMISION

DE CALOR

TRANSFERENCIA

DE MATERIA

OPERACIONES

DE

SEPARACION

REACTORES

QUIMICOS

DISEO Y

OPERACION

DE PROCESOS

OTRAS:

INSTRUMENT.

CONTROL

ECONOMIA, ....

PROYECTOS

Los fenmenos de transporte estudian

cmo la masa, calor y la cantidad de

movimiento se transfieren impulsados por

un potencial, venciendo una resistencia y

determinando as un cierto flujo de

transferencia.

Fenmenos de transporte

OBJETIVO

Relacionar la cintica del proceso de transporte con las

variables del proceso y las dimensiones del sistema.

SITUACION DE

NO-EQUILIBRIOEQUILIBRIO

RESISTENCIA

PROCESO DE

TRANSPORTE

Fenomenos de Transporte

aresistenci

impulsorafuerzaflujo

_

Procesos fundamentales de transporte

1. Transferencia de cantidad de movimiento: Se refiere ala que se presenta en los fluidos en movimiento.

2. Transferencia de calor: En este proceso fundamental seconsidera como tal a la transferencia de calor que pasa de un lugar

a otro

3. Transferencia de masa: En este caso se transfiere masa deuna fase a otra fase diferente, el mecanismo bsico es el mismo, ya

sea que las fases sean gaseosas, slidas o liquidas.

Operaciones unitariasEn las industrias de procesos qumicos y fsicos, as comoen las de procesos biolgicos y de alimentos, existenmuchas semejanzas en cuanto a la forma en que losmateriales de entrada o de alimentacin se modifican ose procesan para obtener los materiales finales deproductos qumicos o biolgicos.

Es posible considerar estos procesos qumicos, fsicos obiolgicos, aparentemente distintos, y clasificarlos en unaserie de etapas individuales y diferentes llamadasoperaciones unitarias. Estas operaciones unitarias soncomunes a todos los tipos de industrias de proceso.

PRODUCTOS

FINALES

PROCESOMATERIAS

PRIMAS

Clasificacin de las operaciones unitarias

1. Flujo de fluidos. Estudia los principios que determinan elflujo y transporte de cualquier fluido de un punto a otro.

2. Transferencia de calor. Esta operacin unitariaconcierne a los principios que gobiernan la acumulacin ytransferencia de calor y de energa de un lugar a otro.

3. Evaporacin. ste es un caso especial de transferenciade calor, que estudia la evaporacin de un disolventevoltil (como el agua), de un soluto no voltil como la salo cualquier otro tipo de material en solucin.

4. Secado. Separacin de lquidos voltiles casi siempreagua de los materiales slidos.

5. Destilacin. Separacin de los componentes de unamezcla lquida por medio de la ebullicin basada en lasdiferencias de presin de vapor.

6. Absorcin. En este proceso se separa un componentegaseoso de una corriente por tratamiento con unlquido.

7. Separacin de membrana. Este proceso implicaseparar un soluto de un fluido mediante la difusin deeste soluto de un lquido o gas, a travs de la barrerade una membrana semipermeable, a otro fluido.

8. Extraccin lquido-lquido. En este caso, el soluto deuna solucin lquida se separa ponindolo en contactocon otro disolvente lquido que es relativamenteinmiscible en la solucin.

9. Adsorcin. En este proceso, un componente de unacorriente lquida o gaseosa es retirado y adsorbido porun adsorbente slido.

10. Lixiviacin lquido-slido. Consiste en eltratamiento de un slido finamente molido con unlquido que disuelve y extrae un soluto contenido en elslido.

11. Cristalizacin. Se refiere a la extraccin de unsoluto, como la sal, de una solucin por precipitacinde dicho soluto.

12. Separaciones fsico-mecnicas. Implica laseparacin de slidos, lquidos o gases por mediosmecnicos, tales como filtracin, sedimentacin oreduccin de tamao, que por lo general se clasificancomo operaciones unitarias individuales.

Cmo se entiende ... ?

Macroscpico

Operaciones Unitarias

Microscpico

Fenmenos de Transporte

Ecuacin de balance

Velocidad de

Flujo a la

Entrada

Velocidad de

Flujo a la

Salida

Volumen de control

Superficie de control

(Frontera)

Velocidad de

Acumulacin

Velocidad de

Generacin

FLUX

Velocidad de

FlujoArea

Niveles de balance

Balance total

(Macroscpico)

Balance incremental

(Microscpico)

V

V0

Balance Diferencial

(Punto)

SISTEMAS DE COORDENADAS

P(r,,z)

Sistemas de unidades

Anlisis dimensional

Magnitud y unidad

Dimensin o Magnitud medible

Una propiedad fsica, como masa o fuerza, longitud,tiempo, temperatura o una combinacin de ellasconsiderada como una medida fundamental de unacantidad. Puede ser bsica, suplementaria oderivada.

Unidad

Una cantidad definida y precisa de una determinada magnitud C.

Estndar

No todas las propiedades se pueden expresar en forma

cuantitativa. Por ejemplo el olor y sabor. De las propiedades

que se han reducido a medida unas pocas han llegado a

considerarse bsicas, ellas son:

Masa (m): cantidad de materia

Longitud (L): menor distancia entre dos puntos

Tiempo (t): intervalo entre dos sucesos

Temperatura (T): potencial que moviliza el calor, o bien grado de

fro o calor que determina el flujo de energa calrica de un

cuerpo a otro

Dimensiones y Sistemas de unidades

Sistema Internacional (SI)

MKS (metro, kilogramo, segundo, C)

cgs (centimetro, gramo, segundo, C)

Sistema Ingls

pls (pie, libra, segundo, F)

Unidades bsicas del Sistema Internacional

Propiedad fsica Nombre de la

unidad

Smbolo

Longitud Metro m

Masa Kilogramo kg

Tiempo Segundo s

Corriente elctrica Amperio A

Temperatura Kelvin K

Intensidad luminosa Candela cd

Cantidad de sustancia Mol mol

Propiedad fsica Nombre de la

unidad

Smbolo

rea Metro cuadrado m2

Volumen Metro cbico m3

Densidad Kg por metro cbico kg/m3.

Fuerza Newton N (kg.m/s2)

Presin Pascal Pa (N.m-2)

Energa Julio (N m) J (kg m2 s-2)

Carga elctrica Coulombio C (A.s)

Potencia Watts J s-1

Resistencia Ohmio (V.A-1)

Unidades derivadas

Los sistemas mtrico y SI son sistemas decimales, en los que se

utilizan prefijos para indicar fracciones y mltiplos de diez.

Prefijo Smbolo Significado Ejemplo

Tera T 1012 1 terametro(TM)=1x1012m

Giga G 109 1 gigametro(Gm)=1x109m

Mega M 106 1megametro(Mm)= 1x106m.

Kilo K 103 1kilmetro(Km) = 1x103m.

deci d 10-1 1decmetro(dm) = 1x10-1m

centi c 10-2 1centmetro(cm)= 1x10-2m

mili m 10-3 1milmetro(mm) = 1x10-3m.

micro 10-6 1micrmetro( m) =1x10-6m

nano n 10-9 1nanmetro(nm) = 1x10-9m

pico p 10-12 1picmetro(pm) = 1x10-12m

El sistema cgs

1g masa(g)= 1 x 10-3 kg masa (kg)

1 cm= 1 x 10-2 m

1 dina = 1 g cm/s2

1 erg = 1 dina cm = 1 x 10-7 joule (J)

g = 980.665 cm/s2

El sistema ingls (pls) 1lb masa(lbm)= 0,45359 kg

1 pie = 0,30480 m

1 lbf = 4,4482 newtons (N)

1 pie lbf = 1,35582 newton m = 1 ,35582 joules (J)

g = 32,174 pie/s2

1 lb/pulg2 abs = 6,89476 x 103 N/m2

Celsius

100 C

0 C

-273 C

Fahrenheit

212 F

32 F

- 459 F

Kelvin

373k

273k

0.0 k

Conversin de unidades de Temperatura