FENOMENOS DE TRANSPORTE

Introducción

Situación en el plan de estudios

MATEMATICAS

FISICA

QUIMICA

BASICAS

BALANCES DE

MATERIA Y

ENERGIA

TERMODINAMICA

FENOMENOS

DE

TRANSPORTE

CINETICA

FUNDAMENTOS

I.Q.APLICADAS

FLUJO DE

FLUIDOS

TRANSMISION

DE CALOR

TRANSFERENCIA

DE MATERIA

OPERACIONES

DE

SEPARACION

REACTORES

QUIMICOS

DISEÑO Y

OPERACION

DE PROCESOS

OTRAS:

INSTRUMENT.

CONTROL

ECONOMIA, ....

PROYECTOS

Los fenómenos de transporte estudian

cómo la masa, calor y la cantidad de

movimiento se transfieren impulsados por

un potencial, venciendo una resistencia y

determinando así un cierto flujo de

transferencia.

Fenómenos de transporte

OBJETIVO

Relacionar la cinética del proceso de transporte con las

variables del proceso y las dimensiones del sistema.

SITUACION DE

NO-EQUILIBRIOEQUILIBRIO

RESISTENCIA

PROCESO DE

TRANSPORTE

Fenomenos de Transporte

aresistenci

impulsorafuerzaflujo

_

Procesos fundamentales de transporte

1. Transferencia de cantidad de movimiento: Se refiere a

la que se presenta en los fluidos en movimiento.

2. Transferencia de calor: En este proceso fundamental se

considera como tal a la transferencia de calor que pasa de un lugar

a otro

3. Transferencia de masa: En este caso se transfiere masa de

una fase a otra fase diferente, el mecanismo básico es el mismo, ya

sea que las fases sean gaseosas, sólidas o liquidas.

Operaciones unitariasEn las industrias de procesos químicos y físicos, así comoen las de procesos biológicos y de alimentos, existenmuchas semejanzas en cuanto a la forma en que losmateriales de entrada o de alimentación se modifican ose procesan para obtener los materiales finales deproductos químicos o biológicos.

Es posible considerar estos procesos químicos, físicos obiológicos, aparentemente distintos, y clasificarlos en unaserie de etapas individuales y diferentes llamadasoperaciones unitarias. Estas operaciones unitarias soncomunes a todos los tipos de industrias de proceso.

PRODUCTOS

FINALES

PROCESOMATERIAS

PRIMAS

Clasificación de las operaciones unitarias

1. Flujo de fluidos. Estudia los principios que determinan elflujo y transporte de cualquier fluido de un punto a otro.

2. Transferencia de calor. Esta operación unitariaconcierne a los principios que gobiernan la acumulación ytransferencia de calor y de energía de un lugar a otro.

3. Evaporación. Éste es un caso especial de transferenciade calor, que estudia la evaporación de un disolventevolátil (como el agua), de un soluto no volátil como la salo cualquier otro tipo de material en solución.

4. Secado. Separación de líquidos volátiles casi siempreagua de los materiales sólidos.

5. Destilación. Separación de los componentes de unamezcla líquida por medio de la ebullición basada en lasdiferencias de presión de vapor.

6. Absorción. En este proceso se separa un componentegaseoso de una corriente por tratamiento con unlíquido.

7. Separación de membrana. Este proceso implicaseparar un soluto de un fluido mediante la difusión deeste soluto de un líquido o gas, a través de la barrerade una membrana semipermeable, a otro fluido.

8. Extracción líquido-líquido. En este caso, el soluto deuna solución líquida se separa poniéndolo en contactocon otro disolvente líquido que es relativamenteinmiscible en la solución.

9. Adsorción. En este proceso, un componente de unacorriente líquida o gaseosa es retirado y adsorbido porun adsorbente sólido.

10. Lixiviación líquido-sólido. Consiste en eltratamiento de un sólido finamente molido con unlíquido que disuelve y extrae un soluto contenido en elsólido.

11. Cristalización. Se refiere a la extracción de unsoluto, como la sal, de una solución por precipitaciónde dicho soluto.

12. Separaciones físico-mecánicas. Implica laseparación de sólidos, líquidos o gases por mediosmecánicos, tales como filtración, sedimentación oreducción de tamaño, que por lo general se clasificancomo operaciones unitarias individuales.

Cómo se entiende ... ?

Macroscópico

Operaciones Unitarias

Microscópico

Fenómenos de Transporte

Ecuación de balance

Velocidad de

Flujo a la

Entrada

Velocidad de

Flujo a la

Salida

Volumen de control

Superficie de control

(Frontera)

Velocidad de

Acumulación

Velocidad de

Generación

FLUX

Velocidad de

FlujoArea

Niveles de balance

Balance total

(Macroscópico)

Balance incremental

(Microscópico)

ΔV

ΔV→0

Balance Diferencial

(Punto)

SISTEMAS DE COORDENADAS

P(r,Ф,z)

Sistemas de unidades

Análisis dimensional

Magnitud y unidad

Dimensión o Magnitud medible

Una propiedad física, como masa o fuerza, longitud,tiempo, temperatura o una combinación de ellasconsiderada como una medida fundamental de unacantidad. Puede ser básica, suplementaria oderivada.

Unidad

Una cantidad definida y precisa de una determinada magnitud C.

Estándar

No todas las propiedades se pueden expresar en forma

cuantitativa. Por ejemplo el olor y sabor. De las propiedades

que se han reducido a medida unas pocas han llegado a

considerarse básicas, ellas son:

Masa (m): cantidad de materia

Longitud (L): menor distancia entre dos puntos

Tiempo (t): intervalo entre dos sucesos

Temperatura (T): potencial que moviliza el calor, o bien grado de

frío o calor que determina el flujo de energía calórica de un

cuerpo a otro

Dimensiones y Sistemas de unidades

Sistema Internacional (SI)

MKS (metro, kilogramo, segundo, ºC)

cgs (centimetro, gramo, segundo, ºC)

Sistema Inglés

pls (pie, libra, segundo, ºF)

Unidades básicas del Sistema Internacional

Propiedad física Nombre de la

unidad

Símbolo

Longitud Metro m

Masa Kilogramo kg

Tiempo Segundo s

Corriente eléctrica Amperio A

Temperatura Kelvin K

Intensidad luminosa Candela cd

Cantidad de sustancia Mol mol

Propiedad física Nombre de la

unidad

Símbolo

Área Metro cuadrado m2

Volumen Metro cúbico m3

Densidad Kg por metro cúbico kg/m3.

Fuerza Newton N (kg.m/s2)

Presión Pascal Pa (N.m-2)

Energía Julio (N m) J (kg m2 s-2)

Carga eléctrica Coulombio C (A.s)

Potencia Watts J s-1

Resistencia Ohmio (V.A-1)

Unidades derivadas

Los sistemas métrico y SI son sistemas decimales, en los que se

utilizan prefijos para indicar fracciones y múltiplos de diez.

Prefijo Símbolo Significado Ejemplo

Tera T 1012 1 terametro(TM)=1x1012m

Giga G 109 1 gigametro(Gm)=1x109m

Mega M 106 1megametro(Mm)= 1x106m.

Kilo K 103 1kilómetro(Km) = 1x103m.

deci d 10-1 1decímetro(dm) = 1x10-1m

centi c 10-2 1centímetro(cm)= 1x10-2m

mili m 10-3 1milímetro(mm) = 1x10-3m.

micro 10-6 1micrómetro( m) =1x10-6m

nano n 10-9 1nanómetro(nm) = 1x10-9m

pico p 10-12 1picómetro(pm) = 1x10-12m

El sistema cgs

1g masa(g)= 1 x 10-3 kg masa (kg)

1 cm= 1 x 10-2 m

1 dina = 1 g cm/s2

1 erg = 1 dina cm = 1 x 10-7 joule (J)

g = 980.665 cm/s2

El sistema inglés (pls) 1lb masa(lbm)= 0,45359 kg

1 pie = 0,30480 m

1 lbf = 4,4482 newtons (N)

1 pie lbf = 1,35582 newton m = 1 ,35582 joules (J)

g = 32,174 pie/s2

1 lb/pulg2 abs = 6,89476 x 103 N/m2

Celsius

100 ’C

0 ’C

-273 ’C

Fahrenheit

212 ’F

32 ’F

- 459 ’F

Kelvin

373k

273k

0.0 k

Conversión de unidades de Temperatura