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SEMANA I.pdf
- 1. ING LICAPA REDOLFODINNER ROLANDO ASIGNATURA DE: FENÓMENOS DE TRANSPORTE IQ-346 FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA
- 10. FENÓMENOS DE TRANSPORTE CinéticaFísica: Estudia la velocidad y mecanismo de los fenómenos de transporte Fenómenos de transporte: • Procesos que NO ESTÁN EN EQUILIBRIO (= son irreversibles) • Implican transporte de energía o materia de un lugar a otro del sistema • Son difíciles de tratar, interesa entender qué los origina y de qué depende su velocidad para controlarlos • Todos responden a la misma expresión
- 11. 𝒅𝑾 𝒅𝒕 = −𝑳𝐴 𝒅𝑩 𝒅𝒙 • Unavariable física cambia de un punto a otro: tiene un “gradiente” • L es una constante característica de la sustancia; expresa su capacidad para el transporte • El gradiente de B origina transporte de la propiedad física W a través de la sección transversal de área A
- 12. Fenómeno de transporte Propiedad (W) transportada Constante(L) Coeficiente de transporte Gradiente de (B) Ley de Viscosidad Momentum Momento lineal o Cantidad de movimiento Viscosidad Diferencia de movimiento (Presión) Newton Conductividad térmica Energía Energía o Calor Conductivida d térmica Temperatura Fourier Difusión Masa Materia Coeficiente de difusión Diferencia de concentración (Concentración) Fick Conductividad eléctrica Carga eléctrica Conductivida d eléctrica Potencial eléctrico Ohm 𝒅𝑾 𝒅𝒕 = −𝑳𝐴 𝒅𝑩 𝒅𝒙
- 13. • Fluido (líquidoo gas) sometido a un gradiente depresión (caída de presión P1 a P2 entre y1 e y2 ) • Fluye en capas con distintas velocidades: • Máxima en el centro • Nula junto a las paredes(condición de no deslizamiento) • Se origina una fuerza de fricción Fy entre capas: el fluido de la capa 1 ejerce una fuerza sobre el fluido de la capa 2 porque sus velocidades son diferentes (la capa 1, lenta, ralentiza a la 2, rápida; la 2 acelera a la 1; de ahí el signo ‒) • Área de la superficie de contacto entre capas: A La viscosidad se pone de manifiesto la resistencia de un fluido a fluir LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD 𝑭𝒚 = −𝝁𝐴 𝒅𝒗𝒚 𝒅𝒙
- 14. • dq =energía calorífica que atraviesa una sección transversal de superficie A en un dt • k = conductividad térmica de la sustancia • dT/dx = gradiente de temperatura • signo ‒ flujo de calor en sentido opuesto al aumento de temperatura: dq/dt<0 cuando dT/dx>0 LEY DE FOURIER DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA 𝒅𝒒 𝒅𝒕 = −𝒌𝐴 𝒅𝑻 𝒅𝒙 Ley de Fourier ¿velocidad? ¿ flujo de calor: dq/dt ?
- 15. J= 1 𝐴 𝑑𝑁 𝑑𝑡 = −𝐷 𝒅𝒄 𝒅𝒙 Ley deFick • Gradiente de concentración en la dirección x • Coeficiente de difusión • Flux difusivo LEY DE FICK DE DIFUSIÓN
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- 17. FLUIDO Cualquier porciónde materia a estudiar. Un fluido será el sistema elegido. A la superficie, real o imaginaria, que lo envuelve se llama límite, frontera o contorno. El conjunto de varios sistemas puede formar uno solo; o bien, un sistema puede descomponerse en muchos, sistemas parciales. Sistema
- 21. FLUIDO Sustancia que sedeforma constantemente cuando se somete a un esfuerzo Tangencial o cortante (por más pequeño que sea). Sustancia que ocupa la forma del recipiente que lo contiene (LIQUIDO). Sustancia que ocupa la forma y el volumen del recipiente que lo contiene (GAS).
- 23. PROPIEDADES DE UNFLUIDO Propiedades de un fluido son aquellas magnitudes físicas cuyo valor nos define el estado en que se encuentra. Son propiedades : • La presión • La temperatura (común a todas las sustancias) • La densidad • La viscosidad • La elasticidad • La tensión superficial, etc.
- 24. VISCOSIDAD (Es lapropiedad mas importante en el flujo de fluidos) Es la mayor o menor resistencia que ofrece un liquido para fluir libremente. Es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, es debido a las fuerzas de cohesión moleculares La viscosidad es la propiedad mediante la cual ofrece resistencia al corte. Según la ley de viscosidad de Newton, para una deformación angular dada, el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la viscosidad.
- 27. VISCOSIDAD (Es lapropiedad mas importante en el flujo de fluidos) Ej. La miel y la brea son altamente viscosos; el agua y el aire tienen viscosidades muy pequeñas. La viscosidad de un gas aumenta con la temperatura. La viscosidad de un líquido disminuye con la temperatura
- 33. Para adoptar basesmatemáticas o analíticas, es necesario considerar que la estructura molecular original es reemplazada por un medio hipotético llamado medio continuo. Por ejemplo. la velocidad de un punto debe ser considerada como el promedio de la velocidad de la masa que rodea ese punto. La densidad, el volumen específico, la presión, velocidad y aceleración se supone que varían continuamente en todo el fluido o que son constantes. MEDIO CONTINUO
- 34. REOLOGÍA Es el estudiodel flujo y la deformación de la materia sometidas a fuerzas tangenciales o de cizalla y axiales, y que por lo general se mide utilizando un reómetro Reómetros para la medición de la viscosidad y la viscoelasticidad: desde la elaboración de la fórmula hasta el uso del producto La medición de propiedades reológicas se aplica a todos los materiales, desde fluidos como soluciones diluidas de polímeros y surfactantes hasta fórmulas concentradas de proteínas, y desde semi-sólidos como pastas y cremas hasta polímeros fundidos o sólidos, así como al asfalto. Las propiedades reológicas pueden medirse a través de la deformación de una muestra en un volumen grande, usando un reómetro rotacional, o en una escala microscópica mediante el uso de un viscómetro de microcapilaridad o una técnica óptica como la micro-reología.
- 35. PROPIEDADES REOLÓGICAS Las propiedadesreológicas tienen un impacto en todas las etapas del uso de los materiales en las diversas industrias, desde el desarrollo de fórmulas y su estabilidad, hasta el procesado y el rendimiento de los productos. El tipo de reómetro que se necesita para medir estas propiedades depende, con frecuencia, de las velocidades de deformación y períodos de tiempo pertinentes, así como del tamaño de la muestra y de su resistencia a fluir. Algunos ejemplos de mediciones reológicas incluyen: • La realización de curvas de viscosidad para comportamientos no newtonianos, dependientes del esfuerzo aplicado (shear stress) o para simular un proceso o el comportamiento del material durante el uso. • La clasificación de materiales mediante la identificación de sus características específicas de viscoelasticidad, para determinar el grado de comportamiento de dichos materiales como sólidos o como líquidos. • La optimización y evaluación de la estabilidad de la dispersión. • La determinación de tixotropía de las pinturas y recubrimientos para la aplicación de productos y la calidad del acabado final. • El impacto de la arquitectura molecular de los polímeros en la viscoelasticidad para el desempeño durante el procesado y el uso final. • La comparación contra los estándares, en cuanto a la facilidad de bombeo o dispersión de productos alimenticios o del cuidado personal. • La determinación del tiempo específico de curado total para sistemas de adhesión o gelificación. • El cribado previo a la formulación de productos terapéuticos, en particular biofarmacéuticos.
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