introduccion a los fenomenos de transporte
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FENOMENOS DE TRANSPORTE
Introduccin
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Situacin 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
DISEO Y
OPERACION
DE PROCESOS
OTRAS:
INSTRUMENT.
CONTROL
ECONOMIA, ....
PROYECTOS
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Los fenmenos de transporte estudian
cmo la masa, calor y la cantidad de
movimiento se transfieren impulsados por
un potencial, venciendo una resistencia y
determinando as un cierto flujo de
transferencia.
Fenmenos de transporte
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OBJETIVO
Relacionar la cintica 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
_
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Procesos fundamentales de transporte
1. Transferencia de cantidad de movimiento: Se refiere ala que se presenta en los fluidos en movimiento.
2. Transferencia de calor: En este proceso fundamental seconsidera como tal a la transferencia de calor que pasa de un lugar
a otro
3. Transferencia de masa: En este caso se transfiere masa deuna fase a otra fase diferente, el mecanismo bsico es el mismo, ya
sea que las fases sean gaseosas, slidas o liquidas.
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Operaciones unitariasEn las industrias de procesos qumicos y fsicos, as comoen las de procesos biolgicos y de alimentos, existenmuchas semejanzas en cuanto a la forma en que losmateriales de entrada o de alimentacin se modifican ose procesan para obtener los materiales finales deproductos qumicos o biolgicos.
Es posible considerar estos procesos qumicos, fsicos obiolgicos, 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
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Clasificacin 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 operacin unitariaconcierne a los principios que gobiernan la acumulacin ytransferencia de calor y de energa de un lugar a otro.
3. Evaporacin. ste es un caso especial de transferenciade calor, que estudia la evaporacin de un disolventevoltil (como el agua), de un soluto no voltil como la salo cualquier otro tipo de material en solucin.
4. Secado. Separacin de lquidos voltiles casi siempreagua de los materiales slidos.
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5. Destilacin. Separacin de los componentes de unamezcla lquida por medio de la ebullicin basada en lasdiferencias de presin de vapor.
6. Absorcin. En este proceso se separa un componentegaseoso de una corriente por tratamiento con unlquido.
7. Separacin de membrana. Este proceso implicaseparar un soluto de un fluido mediante la difusin deeste soluto de un lquido o gas, a travs de la barrerade una membrana semipermeable, a otro fluido.
8. Extraccin lquido-lquido. En este caso, el soluto deuna solucin lquida se separa ponindolo en contactocon otro disolvente lquido que es relativamenteinmiscible en la solucin.
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9. Adsorcin. En este proceso, un componente de unacorriente lquida o gaseosa es retirado y adsorbido porun adsorbente slido.
10. Lixiviacin lquido-slido. Consiste en eltratamiento de un slido finamente molido con unlquido que disuelve y extrae un soluto contenido en elslido.
11. Cristalizacin. Se refiere a la extraccin de unsoluto, como la sal, de una solucin por precipitacinde dicho soluto.
12. Separaciones fsico-mecnicas. Implica laseparacin de slidos, lquidos o gases por mediosmecnicos, tales como filtracin, sedimentacin oreduccin de tamao, que por lo general se clasificancomo operaciones unitarias individuales.
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Cmo se entiende ... ?
Macroscpico
Operaciones Unitarias
Microscpico
Fenmenos de Transporte
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Ecuacin de balance
Velocidad de
Flujo a la
Entrada
Velocidad de
Flujo a la
Salida
Volumen de control
Superficie de control
(Frontera)
Velocidad de
Acumulacin
Velocidad de
Generacin
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FLUX
Velocidad de
FlujoArea
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Niveles de balance
Balance total
(Macroscpico)
Balance incremental
(Microscpico)
V
V0
Balance Diferencial
(Punto)
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SISTEMAS DE COORDENADAS
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P(r,,z)
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Sistemas de unidades
Anlisis dimensional
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Magnitud y unidad
Dimensin o Magnitud medible
Una propiedad fsica, como masa o fuerza, longitud,tiempo, temperatura o una combinacin de ellasconsiderada como una medida fundamental de unacantidad. Puede ser bsica, suplementaria oderivada.
Unidad
Una cantidad definida y precisa de una determinada magnitud C.
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Estndar
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 bsicas, 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
fro o calor que determina el flujo de energa calrica de un
cuerpo a otro
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Dimensiones y Sistemas de unidades
Sistema Internacional (SI)
MKS (metro, kilogramo, segundo, C)
cgs (centimetro, gramo, segundo, C)
Sistema Ingls
pls (pie, libra, segundo, F)
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Unidades bsicas del Sistema Internacional
Propiedad fsica Nombre de la
unidad
Smbolo
Longitud Metro m
Masa Kilogramo kg
Tiempo Segundo s
Corriente elctrica Amperio A
Temperatura Kelvin K
Intensidad luminosa Candela cd
Cantidad de sustancia Mol mol
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Propiedad fsica Nombre de la
unidad
Smbolo
rea Metro cuadrado m2
Volumen Metro cbico m3
Densidad Kg por metro cbico kg/m3.
Fuerza Newton N (kg.m/s2)
Presin Pascal Pa (N.m-2)
Energa Julio (N m) J (kg m2 s-2)
Carga elctrica Coulombio C (A.s)
Potencia Watts J s-1
Resistencia Ohmio (V.A-1)
Unidades derivadas
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Los sistemas mtrico y SI son sistemas decimales, en los que se
utilizan prefijos para indicar fracciones y mltiplos de diez.
Prefijo Smbolo 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 1kilmetro(Km) = 1x103m.
deci d 10-1 1decmetro(dm) = 1x10-1m
centi c 10-2 1centmetro(cm)= 1x10-2m
mili m 10-3 1milmetro(mm) = 1x10-3m.
micro 10-6 1micrmetro( m) =1x10-6m
nano n 10-9 1nanmetro(nm) = 1x10-9m
pico p 10-12 1picmetro(pm) = 1x10-12m
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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
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El sistema ingls (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
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Celsius
100 C
0 C
-273 C
Fahrenheit
212 F
32 F
- 459 F
Kelvin
373k
273k
0.0 k
Conversin de unidades de Temperatura