FENOMENOS DE TRANSPORTE I Integrantes: Luis Reynaldo Vázquez Dolores Sugey Samira Martinez Diaz Ofelia Ignacio Monraga Andrea Garcia Ruiz.

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1 FENOMENOS DE TRANSPORTE I Integrantes: Luis Reynaldo Vázquez Dolores Sugey Samira Martinez Diaz Ofelia Ignacio Monraga Andrea Garcia Ruiz

2 2.1 BALANCE MICROSCOPICO EN UN VOLUMEN DE CONTROL Se denomina así al volumen sobre el cual se aplica el balance macroscópico, siendo la superficie de control la que encierra a dicho volumen. La correcta selección del volumen de control determina la utilidad de la información obtener por aplicación de un balance macroscópico. Esta elección depende del sistema en particular y de la experiencia de quien lo aplica. En la Fig.1 se representa un sistema general sobre el que aplicaremos los balances macroscópicos. El mismo presenta flujo de fluidos de entrada y salida, transferencia de calor e incorporación de trabajo mecánico. Pueden tomarse indistintamente volúmenes de control fijo o móvil, pudiendo adoptarse en este último caso movimientos arbitrarios o movimientos que coinciden con los de una porción fija de fluido.

3 2. 1EMPLEO FUNDAMENTAL DEL CALCULO Dado un sistema determinado, sé puede realizar un balance de cualquier propiedad extensiva del mismo, siempre y cuando se formule adecuadamente el término de generación correspondiente. ●Ecuación diferencial de primer orden : la distribución de densidad de cantidad de movimiento,las constantes se determinan con condiciones limite ●Ecuación diferencial de segundo orden : Perfil de velocidades, densidad de flujo y otros datos útiles de diseño

4 2.1 PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE MOMENTUM, CALOR Y MASA Son procesos de los cuales hay transferencias de materia, energía y momentum. Se utilizan para describir procesos. ¿Cómo estudiarlos? Describiendo las propiedades fundamentales a partir de la mecánica y por sus funciones de estado. A escalas microscópicas y macroscópicas.

5 Transporte de momentum Se utilizan las leyes de newton para describir el movimiento de un fluido. ● En un fluido hay deformación continua del medio. ●Existen dos tipos de fluidos comprensibles y no comprensibles. En el primero de ellos la densidad es constante.

6 Transporte de calor Se utilizan las leyes de la termodinámica. Existen 3 formas en las que se transmite el calor. Conducción: transmisión de calor por contacto sin transferencia de materia. Convección: transmisión de calor por la transferencia de la propia materia portadora del calor.materia Radiación: transmisión de energía por medio de la emisión de ondas electromagnéticas o ondas electromagnéticas fotonesfotones.

7 Conducción de calor ●Ley de Fourier. ●K-conductividad térmica en W/ ºK m ●Ecuación de difusión de calor. Convección de calor Ley de Newton

8 Radiación de calor ●Ley de Boltzmann Transferencia de masa La transferencia de masa cambia la composición de soluciones y mezclas mediante métodos que no implican estrictamente las reacciones químicas y se caracteriza por transferir una sustancia de una a otra a escala molecular. Los procesos de trasferencia de masa son la base para la comprensión de los Procesos de Separación tales como: Destilación, Absorción, Extracción Líquido-Líquido, Adsorción, etc., Cuando se habla de transferencia de masa se entiende que uno de los componentes de una mezcla se transporta de la región de más alta concentración hacia la región de menor concentración, llamando a esta diferencia Fuerza Impulsora.

9 Hay dos modos de transferencia de masa: molecular y conectiva. Molecular: La masa puede transferirse por medio del movimiento molecular fortuito en los fluidos (movimiento individual de las moléculas), debido a una diferencia de concentraciones. La difusión molecular puede ocurrir en sistemas de fluidos estancados o en fluidos que se están moviendo. Convectiva: La masa puede transferirse debido al movimiento global del fluido. Puede ocurrir que el movimiento se efectúe en régimen laminar o turbulento. El flujo turbulento resulta del movimiento de grandes grupos de moléculas y es influenciado por las características dinámicas del flujo. Tales como densidad, viscosidad, etc.

10 La ley de Fick Por experiencia sabemos que cuando se abre un frasco de perfume o de cualquier otro líquido volátil, podemos olerlo rápidamente. Esto se debe a que las moléculas del líquido después de evaporarse se difunden por el aire, distribuyéndose en todo el espacio circundante. Ocurre lo mismo si se coloca una cucharada de café en una taza de agua, las moléculas del café se difunden por toda el agua.

11 2.1 concepto de densidad de flujo o flux Un fluido se define como una substancia que se deforma continuamente bajo la acción de un esfuerzo cortante. Una consecuencia importante de esta definición es que cuando un fluido se encuentra. en reposo, no pueden existir esfuerzos cortantes. Tanto los líquidos como los gases son fluidos. Algunas substancias, como el vidrio, se clasifican técnicamente como fluidos. Sin embargo,la transferencia de momento en un fluida incluye el estudio del movimiento de los fluidos asi como de las fuerzas que producen dicho movimiento. A partir de la segunda ley de Newton del movimiento, se sabe que la fuerza se relaciona directamente con la rapidez de cambio del momento de un sistema. Excluyendo a las fuerzas de acción a distancia, tales como la gravedad, se puede demostrar que las que actúan sobre un fluido, como la presión y el esfuerzo cortante, son el resultado de una transferencia microscópica (molecular) de momento. Así pues, al tema que estamos estudiando que históricamente se le ha llamado mecánica de fluidos, se le puede denominar también transferencia de momento.

12 Propiedades de los Fluidos y del Flujo. Algunos fluidos, especialmente los líquidos, poseen densidades que permanecen constantes dentro de un amplio rango de temperatura y presiden. Los fluidos que tienen esta cualidad usualmente se tratan como fluidos incomprensibles; sin embargo los efectos de la compresibilidad son una propiedad de la situación más que del fluido. Por ejemplo, el flujo de aire a bajas velocidades se describe exactamente mediante las mismas ecuaciones que describen el flujo del agua. Desde un punto de vista estático, el aire es un fluido compresible y el agua es un fluido incompresible. En lugar de clasificarlos de acuerdo con el fluido, los efectos de la compresibilidad se consideran como una propiedad del flujo. A menudo se hace una distinción sutil entre las propiedades del fluido y las del flujo, y el estudiante debe estar consciente de la importancia de este concepto. Esfuerzo en un Punto. Consideremos la fuerza AF, la cual un elemento AA del cuerpo que se observa en la figura 1.2. La fuerza AF se descompone en sus componentes normal y paralela a la superficie del elemento.