FENÓMENOS DE TRANSPORTE APLICADO

SEGÚN LA UNAM (UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MEXICO) Los fenómenos de transporte se encargan de estudiar los sistemas relacionados con la transferencia de momento, energía y materia. Partiendo de la ciencia de la reología, la cual, estudia los procesos de flujo y deformación de la materia por efecto del corte. SEGÚN LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA Fenómenos de transporte, es el nombre colectivo que se da al estudio sistemático e integrado de tres áreas clásicas de la ciencia de la Ingeniería: 1) Transporte de Energía o Calor. 2) Transporte de Masa o Difusión. 3) Transporte de Cantidad de Movimiento o Impulso (Momentum en Inglés), o Dinámica de Fluidos. Debido a que con frecuencia el transporte de masa y de calor ocurren en un fluido, algunos planes de estudio incluyen estos procesos en su tratamiento de la mecánica de fluidos. Pero el tema es de un mayor alcance dado que también hay conducción y difusión en sólidos. También se diferencia de la mecánica de fluidos en que...

  ¿QUÉ SON LOS FLUIDOS? Se denomina fluido a la materia compuesta por moléculas atraídas entre sí débilmente, de manera que no puede mantener una forma determinada sino que adquiere la del recipiente en donde está contenida. CLASIFICACIÓN DE LOS FLUIDOS SEGÚN SU COMPORTAMIENTO

1) NEWTONIANOS: Se dice que un fluido es newtoniano si su viscosidad varía solamente en respuesta a los cambios de temperatura o presión. Un fluido newtoniano adopta la forma de su contenedor. A temperatura y presión constantes, la viscosidad de un fluido newtoniano es la constante de proporcionalidad, o la relación, entre el esfuerzo cortante que se genera en el fluido para resistir el flujo y la velocidad de corte aplicada al fluido para inducir el flujo; la viscosidad es la misma para todas las velocidades de corte aplicadas al fluido. El agua, las soluciones de azúcar, la glicerina, los aceites de silicona, los aceites de hidrocarburos livianos, el aire y otros gases son fluidos newtonianos. La mayoría de los fluidos de perforación son no newtonianos. 2) NO NEWTONIANOS: Un fluido no newtoniano es una sustancia de composición homogénea que sufre deformaciones de forma continua en el tiempo en el que se le aplica una tensión o fuerza, sin importar la magnitud de la misma, ...

 Propiedades termodinámicas de los fluidos Las propiedades que caracterizan el estado de un sistema pueden dividirse en dos categorías: intensivas y extensivas. Las propiedades intensivas, tales como temperatura, presión y densidad, no dependen de la masa del sistema. Una variable intensiva puede definirse en un punto, ya que tiene un valor finito cuando el tamaño del sistema que rodea el punto se aproxima a cero. Las variables que dependen del tamaño del sistema, tales como volumen, masa y energía interna, son propiedades o variables extensivas. Propiedades Extensivas:  El volumen: es una magnitud escalar definida como el espacio ocupado por un cuerpo. Es una función derivada ya que se halla multiplicando las tres dimensiones. m³, cm³ y pie³  Masa: La masa de un objeto es una propiedad fundamental del objeto; es una medida numérica de su inercia; una medida fundamental de la cantidad de materia en el objeto. Kg, g, lb  La energía interna: es el resultado de la contribución de l...

 La presión hidrostática es un fenómeno físico fascinante que ocurre cuando un objeto se sumerge en un fluido. Este proceso es causado por el peso del fluido que se encuentra por encima del objeto, y aumenta a medida que el objeto se adentra más en el fluido. La presión hidrostática también está influenciada por la densidad del fluido y la gravedad, lo que la convierte en un concepto crucial en la ingeniería y la física.  Se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones, desde la construcción de presas y embalses hasta la fabricación de submarinos y otros dispositivos que necesitan resistir la presión del agua. Incluso cuando sumergimos una pelota en el agua, podemos observar cómo la presión hidrostática aumenta a medida que la pelota se hunde más profundamente. En algunos casos extremos, la presión hidrostática puede ser tan intensa que puede comprimir objetos y alterar su forma original. 1.) 2.) 3.) 4.) 5.) 6.) 7.) 8.) 9.) 10) 11.) 12.) 13.) 14.)  15.) 16.) 17.)

  Las capas del fluido próximas a una placa sólida fija tienen velocidades más lentas que las alejadas debido a los procesos disipativos que se generan. Parte de la energía cinética que poseen las capas se transforma en calor. Vamos a representar el comportamiento de un fluido, que se encuentra contenido entre dos grandes láminas planas y paralelas, de área A, que están separadas entre sí por una distancia pequeña “y” y si es muy pequeña “dy”. Supongamos que inicialmente el sistema se encuentra en reposo, t= 0, pero luego la lámina superior se pone en movimiento en dirección del eje X, con una velocidad constante v. Para muchos fluidos se ha determinado en forma experimental que la fuerza tangencial “F” (Newton) aplicada una placa de área “A” (m2) es directamente proporcional a la velocidad “v” (m/seg) e inversamente proporcional a la distancia “y” (m); que en forma diferencial se expresa: t= F/A = µ (dv/dy) El esfuerzo cortante es: F/A= t (Newton/m2) El término (dv/dy) se denomina...

 

 La mayoría de las operaciones o procesos unitarios de la industria tales como la destilación, extracción, evaporación, cristalización entre otros; están basados en fenómenos naturales relacionados con los transportes de calor, masa y cantidad de movimiento. Por lo tanto, para entender las operaciones unitarias se debe conocer sobre los tres fenómenos de transporte. En la transferencia de fluidos, se estudia el transporte de cantidad de movimiento; en la transferencia de calor, se estudia el transporte de energía; y en la transferencia de masa, se aprende sobre el transporte de materia de varias especies químicas. En la mayoría de las operaciones unitarias las tres transferencias pueden ocurrir simultáneamente; la más lenta de las tres es considerada la controlante.   De forma general, los fenómenos de transporte hacen referencia a la velocidad en que una cantidad de alguna de las propiedades extensivas - calor, masa y cantidad de movimiento - se transfiere por unidad de tiemp...

FACTOR DE FRICCIÓN: Para el cálculo de tuberías y equipos de bombeo se deben tener en cuenta las pérdidas de energía provocadas por la fricción. Estas pérdidas traen como resultado la disminución de presión entre dos puntos del sistema de flujo.  La ecuación de Fanning nos permite obtener un factor de fricción adimensional que es función directa de dicha caída de presión: “Siempre considerando un fluido con propiedades físicas constantes en Régimen Estacionario” FLUJO LAMINAR: Combinando las ecuaciones de Fanning y de Hagen-Poiseuille, podemos obtener la siguiente expresión para el factor de fricción: FLUJO TURBULENTO: En este caso se observa que la caída de presión depende del estado de la superficie de interfase, lo cual ofrece una resistencia adicional al flujo. Para distintos materiales existe un coeficiente de rugosidad, relativa al diámetro del tubo, que se encuentra en tablas. En todos los casos, experimentalmente se ha graficado el valor de f en función de Re para la región...