Mecanismos de Transferencia CONCEPTOS BÁSICOS

1.1 Fluido, Flujo

1.1.1 Fluido

Aquella sustancia que, debido a su poca cohesión intermolecular,

carece de forma propia y adopta la forma del recipiente que lo contiene.

Un fluido es un conjunto de partículas, unidas entre si por fuerzas cohesivas

débiles, que son transportadas por unidad de tiempo.

Fluido incompresible

Es aquel en donde las variaciones de densidad, debido a un cambio de

presión, son despreciables.

Generalmente el flujo de los líquidos es incompresible.

Fluido compresible

La densidad del flujo varía de punto a punto.

1.1.2 Flujo

Flujo laminar

Movimiento de un fluido que es ordenado, estratificado y suave. El fluido se mueve en láminas

paralelas sin mezclarse y cada partícula sigue una trayectoria, llamada línea de corriente.

Flujo turbulento

Movimiento de un fluido que se da en forma caótica, las partículas se mueven

desordenadamente y las trayectorias se encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos.

*ejemplo: agua en un canal de gran pendiente.

Flujo estacionario

Es aquel en el que la velocidad de las partículas del fluido que pasan por un punto es la misma en

todo instante.

Flujo no estacionario

Es aquel en el que las velocidades de las partículas son una función del tiempo en cualquier punto.

1.2 Reología

1.2.1 Concepto de Reología

Reología (del griego “reos ”, fluir y “logos”, estudio) es la ciencia del flujo y

la deformación de la materia, describe la interrelación entre fuerzas,

deformaciones y tiempo.

Parte de la física que estudia la viscosidad, la plasticidad, la elasticidad y

el derrame de la materia.

1.2.2 Clasificación de los fluidos

Los fluidos generalmente se clasifican en líquidos y gases.

Ambos tipos de fluidos tienen la propiedad de no tener forma propia y fluyen

al aplicarles fuerzas externas (compresibilidad).

o Los líquidos son prácticamente incompresibles.

o Los sólidos son compresibles.

1.3 Concentración

Concentración:

Es la proporción o relación que hay entre la cantidad de soluto y la

cantidad de disolvente.

Nota:

Soluto: sustancia que se disuelve.

Disolvente: sustancia que disuelve al soluto.

Disolución: cantidad de soluto que contiene una mezcla.

1.3.1 Concentraciones (masa, molar)

Concentración molar o molaridad

Se define como la cantidad de moles de soluto contenidas en un litro de

disolución (mezcla).

Nota: se representa con una M.

1.3.2 Fracciones (masa, molar)

Los modos más frecuentes de expresar la concentración de una disolución

son:

fracción molar

Se define como el cociente entre los moles de soluto y los moles totales

Fracción másica

Se define como el cociente entre la masa del soluto y la masa total de la

disolución

1.3.3 Densidad de flujo (masa, molar)

Flujo másico

Es la magnitud que expresa la variación de la masa en el tiempo a través de

un área específica.

o Densidad de flujo másico: representa los gramos de una especie que

cruzan la unidad de área por unidad de tiempo, con respecto a

coordenadas fijas.

Flujo molar

Es la magnitud que expresa la variación de los moles en el tiempo a través

de un área específica.

o Densidad de flujo molar: representa los moles de una especie que cruzanla unidad de área por unidad de tiempo, con respecto a coordenadas

fijas.

1.3.4 Velocidad media de flujo (masa, molar)

La velocidad media es el gasto (Q) dividido entre el área de sección

transversal

𝑣 =𝑄

𝐴

Q: El volumen del fluido que pasa por un área por unidad de tiempo.

A: Área.

1.4 Calor

Calor

Energía que se manifiesta por un aumento de temperatura y procede de la

transformación de otras energías; es originada por los movimientos vibratorios

de los átomos y las moléculas que forman los cuerpos.

1.4.1 Calor y Gradiente de temperatura

Gradiente de temperatura

Es la variación de temperatura por unidad de distancia.

La existencia de un gradiente térmico provoca una transferencia de calor

desde el cuerpo más caliente hacia el más frío.

1.4.2 Resistencia y Conductividad térmica

Resistencia térmica

Es la capacidad de un material de oponerse al flujo de calor.

Conductividad térmica

Es la capacidad de un material para transferir calor.

1.5 Mecanismos de transferencia

1.5.1 Momentum, Calor, Masa

Mecanismos de transferencia de calor

Es la conducción 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.

Mecanismos de transferencia de masa

Desplazamiento de uno o varios componentes de una mezcla fluida con

respecto a la masa global por acción de una fuerza impulsora

(generalmente un gradiente de concentraciones).

Mecanismos de transferencia de movimiento

Es la transformación del movimiento producido por un elemento motriz en un

movimiento deseado.