Presentación Mecanismos de Transferecia Unidad I

7/26/2019 Presentacin Mecanismos de Transferecia Unidad I

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA

UNIDAD 1

TEMAS:1.1 FLUIDO-FLUJO,1.2 REOLOGIA, 1.3 CONCENTRACIN DE MASA Y MOLAR

1.4 CALOR, 1.5 MECANISMOS DE TRANSFERENCIA

PROFESOR. NORMAN RIVERA PAOS

ALUMNOCOLOSIO CAMARENA CESAR DANIEL

MEXICALI !.C. A VIERNES 3" DE ENERO DEL 2"15


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1.1 FLUIDO

Defnicin de uido: Fluido es una sustancia que sedeorma continuamente cuando es sometida a una

tensin cortante, aunque esta sea muy pequea.


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!aracteristicas: Un uido es parte de un estado de la materia la cual no

tiene un "olumen defnido, sino que adopta la orma del

recipiente que lo contiene a dierencia de los slidos, loscuales tienen orma y "olumen defnido.

Los uidos tienen la capacidad de uir, es decir, puedeser tras"asada de un recipiente a otro.

Otra caracter#stica entre los slidos y los uidos es que losprimeros se resisten a cam$iar de orma ante la accin delos a%entes e&ternos, en cam$io los uidos pr'cticamenteno se resisten a dic(os a%entes.


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!lasifcacin: Dentro de la clasifcacin de uidos, los l#quidos y %ases

presentan propiedades dierentes. )m$os tipos de uidos,

tienen la propiedad de no tener orma propia y que estosuyen al aplicarles uer*as e&ternas. La dierencia est' enla llamada compresi$ilidad. +ara el caso de los %ases estospueden ser comprimidos reduciendo su "olumen.

. +or lo tanto: Los %ases son compresi$les, Los l#quidos son pr'cticamente incompresi$les. -ota &tra: l plasma es considerado un cuarto estado de

la materia, tam$i/n 0ltimamente se (a$la de un quintoestado de la materia.


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FLUO

2e defne como u3o a un uido enmo"imiento.


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Caractersticas: Las partculas dentro de un flujo pueden seguir trayectorias

definidas denominadas lneas de corriente. Una lnea de corriente

es una lnea continua trazada a travs de un fluido siguiendo ladireccin del vector velocidad en cada punto. s! el vectorvelocidad es tangente a la lnea de corriente en todos los puntos delflujo. "o #ay flujo a travs de una lnea de corriente! sino a lo largode ella e indica la direccin $ue lleva el fluido en movimiento en

cada punto.


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%ara o&servar el flujo de un fluido! se pueden inyectar en lasmismas diferentes sustancias! como partculas &rillantes! tinte o

#umo! y as rastrear el movimiento de las partculas. Los rastros$ue dejan estas sustancias se denominan lneas de emisin.


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!L)2IFI!)!I4-:L FLUO 2 +UD !L)2IFI!)5 D 6U!7)2 6)-5)2, 8)L2 !O6O:

8U59UL-8O:6+LO:

n el u3o tur$ulento laspart#culas del uido se mue"enen trayectorias muy irre%ulares,que causan un intercam$io de

cantidad de mo"imiento de unaporcin del uido, a otra. Laspart#culas pueden ser muypequeas de unos cuantosmiles de mol/culas; (asta unosmuy %randes miles de pies

c0$icos en un remolino %randede un rio o en una "entoleraatmos/rica;.


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L)6I-)5: 6+LO:

las part#culas del uido semue"en a lo lar%o detrayectorias sua"es en l'minas,o capas, con una capadesli*'ndose sua"emente so$reuna capa adyacente. l u3o

laminar es %o$ernado por la leyde "iscosidad de -e


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28)!IO-)5IO: 6+LO:

2e da este tipo de u3ocuando las "aria$les que locaracteri*an son constantesen el tiempo. stas "aria$lesya no depender'n del tiempo,como por e3emplo la "elocidad

la cual puede tener undeterminado "alor constanteen el punto &1,y1,*1;, peropudiera cam$iar su "alor enotro punto &>,y>,*>;. )s# se

cumple que:


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-O 28)!IO-)5IO: 6+LO:

Un u3o es noestacionario si las"aria$les #sicas que locaracteri*an dependendel tiempo en todos lospuntos del uido,entonces:


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1.> 5OLO?@)

es la ciencia que estudia m's que nada a los uidosno ne


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2 !L)2IFI!) -:L FLUIDO -A8O-I)-O 6+LO:

es aquel en donde secumple la ley de ne


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-O -A8O-I)-O2

+or su parte se denota a los Fluidos -o-e


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6+LO: Un e3emplo com0n y casero de este 0ltimo es la

com$inacin de a%ua con maicena, en dondede3a de adquirir propiedades de l#quido al serleaplicada mo"imientos "i$ratorios, ya que sepuede o$ser"ar como la "iscosidad empie*a a

presenciarse en el compuesto y pues reali*adeormaciones muy particulares y e&traas.8am$i/n se puede aadir que este uido puede(acerse mas uerte o tomar aspecto casi solidocon uertes tensiones o uer*a, mientras que si nose le aplica %ran uer*a pues su comportamientoes como liquido.


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1.3 Concentracin en masa. &presin recomendada por la IU+)! que indica la masa de

soluto disuelta en cada unidad de "olumen de solucin. 8iene la "enta3a de ser una concentracin e&presada en

unidades directamente medi$les para el tipo de solucionesm's recuentes en qu#mica las de slidos en l#quidos;. La$alan*a e&presa la medida de la masa de soluto en %ramosy los recipientes de uso (a$itual en qu#mica indican el

"olumen de l#quido contenido en litros o en sussu$m0ltiplos. 2u c'lculo es, pues, inmediato:

n el 2I su unidad es el C%mEpero en la pr'ctica dela$oratorio se utili*a el %dmEo %l; que nos indica los%ramos de soluto disueltos en cada dmEde solucin o en

cada litro de solucin;.


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F5)!!IO-:

La #$%&&'() *+%$es una unidad $umica usada para e'presarla concentracin de soluto en solvente. "os e'presa la proporcin en$ue se encuentran los moles de soluto con respecto a los moles totalesde solucin! $ue se calculan sumando los moles de soluto(s) y dedisolvente. %ara calcular la fraccin molar de una mezcla #omognea!

se emplea la siguiente e'presin:

*am&in puede e'presarse as:


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Fraccion de 6asa: La #$%&&'() *%/% es la fraccin de una sustancia de masa con

respecto a la masa total de una mezcla :

La suma de las fracciones de masa es igual a +:


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D-2ID)D D FLUO:

,ensidad de flujo molar : - representa rea ' tiempo los moles de $ue cruzan la unidad de

rea por unidad de tiempo! con respecto a coordenadas fijas.


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,ensidad de flujo msico : representa los gramos de $ue cruzan la unidad de rea por unidad de tiempo! conrespecto a coordenadas fijas.


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LO!ID)D DL FLUO

- flujo msico por unidad desuperficie/n &ase a esto se puede definiruna velocidad media msica! $uees perpendicular a la direccin delflujo.

0elocidad media msica con respecto

a ejes fijos: es la velocidad $ue puedemedirse con un tu&o pilot


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0elocidad media msica con respectoa ejes fijos: es la velocidad $ue puede

medirse con un tu&o pilot.

velocidad media molar con respecto a ejes fijos .

: velocidad local con la $ue los moles atraviesan una seccinunitaria colocada perpendicularmente a la velocidad.0elocidad de difusin: se define para elementos &inarios .


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: velocidad de la especie por difusin.

- 1

velocidad de difusin msica

: velocidad de la especie

: velocidad media msica

Tipos de velocidades:


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1.G !)LO5


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DIF5-!I) -85 !)LO5 H 86+5)8U5):

L% 0*$%0$% /la medida de la energa trmica $ue tiene uncuerpo. 2e mide con el termmetro. La energa trmica es la energali&erada en forma de calor. Luego la temperatura nos dice cuantaenerga en forma de calor puede li&erar un cuerpo.

La temperatura es la forma o&jetiva de e'presar lo $ue se llama elestado trmico de un cuerpo! asignndole un valor! $ue medimos con eltermmetro.


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M')0$%/ E C%+$: es la transferencia de temperatura desdeun cuerpo $ue esta a una temperatura a otro $ue esta a menostemperatura. 3s sencillo *ransferencia de temperatura de uncuerpo caliente a otro ms fro. Cuando el cuerpo ms caliente le

cede temperatura al ms frio decimos $ue estamos calentando este4ltimo. /l calor es una energa y por eso se transmite de un cuerpoa otro. 2u energa se llama /nerga Calorfica.


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3/C"52362 %7 L *7"28/7/"C5,/ CL67 1 Los mecanismos &sicos de transferencia de calor son:

C6",UCC59"! C6"0/CC59" y 7,5C56".+. Conduccin: /s el mecanismo de transferencia de calor de&ido a la interaccin

entre partculas adyacentes del medio (es decir! entre el contactode cuerpos). "o se produce movimiento macroscpico de las

mismas. %uede tener lugar en slidos! l$uidos y gases aun$ue escaracterstica de los slidos! puesto $ue en gases y l$uidossiempre se producir conveccin simultneamente.


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- LA CONDUCTIVIDAD TRMICA 67:

/s una medida de la capacidad delmaterial para conducir el calor. 2usunidades en el 2.5. son: ; ( m< =C )./n general! la conductividad trmicadepende de la temperatura. %ara losmateriales anistropos la conductividadtrmica depende de la direccinconsiderada. %or ejemplo! laconductividad trmica de la madera ensentido transversal a la fi&ra es diferente

a la $ue se tiene en sentido paralelo a lamisma.


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- LA DIFUSIVIDAD TRMICA (A)

/stima cun rpido sedifunde el calor por unmateral y se define como:a- > ; ( ro < Cp ) .Unidades: m? ; s

11 >: conductividad trmica

11 ro: densidad11 Cp: calor especfico apresin constante


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>.!O-!!IO-: 1 La conveccin es el modo en $ue se transfiere la energa entre

una superficie slida y el fluido adyacente (l$uido o gas ) .Comprende los efectos com&inados de la conduccin y elmovimiento del fluido. /'iste movimiento macroscpico de laspartculas del fluido. Cuanto ms rpido es el movimiento del fluidomayor es la transferencia de calor por conveccin. /n ausencia de

dic#o movimiento la transferencia de calor entre una superficieslida y el fluido adyacente sera por conduccin pura.


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8I+O2!O-!!I4- FO5J)D) !O-!!I4- -)8U5)L

/l fluido es forzado a fluir so&rela superficie mediante mediosartificiales( ventiladores! &om&as! etc ).

el movimiento del fluido esde&ido a causas naturales. Lasfuerzas de empuje son inducidaspor la diferencia de densidadde&ida a la variacin detemperatura en ese fluido.


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1 Los procesos de transferencia de calor $ue comprenden cam&iode fase de un fluido tam&in se consideran conveccin por elmovimiento inducido de dic#o fluido durante el proceso. %orejemplo la ascensin de las &ur&ujas de vapor durante la e&ullicino el descenso de las gotas de l$uido durante la condensacin.


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6ODLO:

1 La conveccin se modela matemticamente mediante la Ley deenfriamiento de "e@ton cuya e'presin es: A1punto - s


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E. 5)DI)!I4-:

1 La radiacin es la energa emitida por la materia en forma de ondaselectromagnticas ( o fotones ) ! como resultado de los cam&ios en lasconfiguraciones electrnicas de los tomos o molculas. /n lo $uerespecta a la transferencia de calor es de inters la radiacin trmica oforma de radiacin emitida por los cuerpos de&ido a su temperatura. La

radiacin trmica suele corresponder a la &anda de frecuencias delinfrarrojo.


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1 *odos los cuerpos a una temperatura por encimadel B a&soluto emiten radiacin trmica.


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La radiacin es un fenmeno volumtrico y todos los slidos!l$uidos y gases emiten! a&sor&en o reflejan radiacin en diversosgrados. 2in em&argo la radiacin trmica suele considerarse comoun fenmemo superficial para los slidos $ue son opacos a la

radiacin trmica! como los metales! la madera y las rocas! ya $uela radiacin emitida por las regiones interiores de un material deeste tipo nunca pueden llegar a la superficie y la radiacin incidenteso&res esos cuerpos suele a&sor&erse en unas cuantas micras#acia dentro en dic#os slidos.


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diferencia de laconduccin y la conveccinla radiacin no necesita unmedio de transmisin y

puede ocurrir en el vaco.La transferencia de calorpor radiacin es la msrpida! a la velocidad de laluz. "o sufre atenuacin enel vaco.


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1.K 6!)-I26O2 D85)-2F5-!I)

3asa: /l mecanismo de transferencia de masa depende de ladinmica del sistema! ya sea por medio del movimiento molecularfortuito en los fluidos en reposo o puede transferirse de unasuperficie a un fluido en movimiento! ayudado por lascaractersticas dinmicas del flujo.


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3omentum (cantidad de movimiento): es una magnitudfsica fundamental de tipo vectorial $ue descri&e el movimiento deun cuerpo en cual$uier teora mecnica.

La cantidad de movimiento de un o&jeto es! Cantidad demovimiento - 3asa0elocidad o p-mv /jemplos de o&jetos con unacantidad de movimiento grande sera un portaaviones (masa muygrande) y una &ala (velocidad muy grande).


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!aracteristicas: *am&in se le llama momento lineal! o simplemente! momento ,a una medida de la dificultad de llevar un o&jeto $ue se mueve

#asta el reposo %or ejemplo! un camin tiene mayor cantidad de movimiento $ue un

coc#e movindose a igual velocidad Dace falta una fuerza mayor para detenerlo en un tiempo

determinado $ue para detener el coc#e en el mismo tiempo.


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Calor: /n fsica! proceso por el $ue se intercam&ia energa en forma

de calor entre distintos cuerpos! o entre diferentes partes de unmismo cuerpo $ue estn a distinta temperatura. /l calor se

transfiere mediante conveccin! radiacin o conduccin. un$ueestos tres procesos pueden tener lugar simultneamente! puedeocurrir $ue uno de los mecanismos predomine so&re los otros dos.


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9I9LIO?5)F@)

#ttp:;;fcm.ens.ua&c.m';Efisica;8525CF55;%U"*/2;8LUG62.#tm Li&ro: 3ecnica de 8luidos 1 6ctava /dicin (*ercera en espaHol) I editorial:

3cJra@ Dill I pg.(K1KM) #ttp:;;erivera1?BB+.com;files;5ntroduccion.pdf #ttp:;;marytmecanicafluidos.&logspot.m';?BBM;BN;comportamiento1reologico1de1

los1fluidos.#tml #ttp:;;@@@.areaciencias.com;*U*675L/2;/LO?BcalorO?BPO?BL

O?B*/3%/7*U7.#tm #ttps:;;docs.google.com;document;d;+s5aQ/?R2,#7FG5%8cvAgv/F$?1gDS2T1

dm,?nKTfQ/;editVpli-+ #ttp:;;es.@i>ipedia.org;@i>i;CantidadFdeFmovimiento #ttps:;;&oo>s.google.com.ec;&oo>sV

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3ecanica;BZ1CantidadFdeFmovimiento.pdf #ttp:;;mazinger.sisi&.uc#ile.cl;repositorio;l&;cienciasF$uimicasFyFfarmac

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