Presentación Unidad 1. Conceptos básicos
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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.