Fluido: Sustancias en las existe poca fuerza de atraccion entre sus moléculas. Es una sustancia que se deforma continuamente ante un esfuerzo tangencial.
Flujo: Movimiento de un fluido. El flujo se mide en volumen/tiempo, lo que se le conoce como caudal.
Fuerza tangencial: Son las que se aplican en el plano horizontal al fluido.
El prisma rectangular representa el fluido y la flecha azul representa el sentido de la fuerza tangencial.
Esfuerzo Cortante: La relación entre la fuerza y el área a través de la cual se produce el deslizamiento, donde la fuerza es paralela al área. El esfuerzo cortante (t) ser calcula como:
t = F / A
donde,
t: es el esfuerzo cortante
F: es la fuerza que produce el esfuerzo cortante
A: es el área sometida a esfuerzo cortante
Tenemos dos tipos de Fluidos: los compresibles y los incompresibles. los compresibles son aquellos en los que con cierta fuerza aplicada se puede notar un cambio en su volumen (por ejemplo aire en una jeringa, con el embolo lo podemos comprimir y descomprimir) y los incompresibles, son en los que a pesar de que se les aplique cierta fuerza no hay un cambio perseptible en su volumen (liquidos), resumiendo:
Viscosidad: Resistencia que los fluidos presentan al flujo.
Se tienen algunas clasificaciones de flujo como:
Principios de Mecanismos de Trasferencia
- Momentum (Cantidad de Movimiento)
- Calor
- Masa
Cantidad de Movimiento
Por la segunda Ley de Newton, se deduce:
F= ma ( segunda ley Newton)
a= dv/dt
Sustituyendo la aceleración
F= (m)(dv/dt)
Si la masa también varia respecto al tiempo:
F= d(mv)/dt, p=mv
Así:
F= dp/dt
p= mv, en unidades de (Kg m/ s)
p = cantidad de movimiento
m = masa
v = velocidad
Calor
- Conducción
- Convección
- Radiación
Transferencia por conducción
Se realiza de dos formas: el primer mecanismo es el de la interacción molecular, en el cual el aumento del movimiento de una partícula a un nivel de energía mas alto importe energía a moléculas adyacentes que se encuentren en niveles de energía mas bajos. El otro es por medio de electrones "libres". Importante principalmente en sólidos metálicos; la concentración de electrones libres varia considerablemente en las aleaciones y baja mucho en sólidos no metálicos.
Ley de Fourier: La transferencia de calor es proporcional a la diferencial de temperatura de los cuerpos. Para la conducción. Principalmente en solidos.
k= Coeficiente de conductividad térmica.
Transferencia por convección
Se relaciona con el cambio de energía que ocurre entre una superficie y un fluido adyacente.
Movimiento convectivo: las partículas que están en contacto con la fuente de calor son a las que les es transferido el calor por tanto aumenta su volumen y disminuye su densidad, por lo que se mueve a la parte superior del objeto que lo contiene dejando ese espacio libre para que lo ocupe la parte de la sustancia a la que no se le ha transferido calor.La ley que se aplica es la "Ley de Enfriamiento de Newton".
Transferencia de calor por Radiación
Esta no necesita de un medio físico como las anteriores. Ejemplos de esta son la radiación del solar y el calor que emiten los objetos calientes.
La ley que nos habla de esta transferencia es la "Ley de Stefan- Boltzman". En muchos casos la transferencia de calor se presenta en una combinación de las formas anteriores, por ejemplo, una placa solar: la RADIACIÓN del sol calienta la placa metálica, de aquí es calor se transmite por CONDUCCIÓN al liquido dentro de ella y por ultimo, en el liquido se generan corrientes CONVECTIVAS que uniformizan el calor en el líquido.
Transferencia de Masa
Ley de Fick: La transferencia de masa de un constituyente de mayor concentración a uno de menor concentración.
La Ley de Fick esta relacionada con la Ley de Graham de difusión de gases, ya que la ley de Graham es un caso particular de la de Fick, aunque la de Graham se dio primero a conocer.
Temperatura, Calor y Gradiente de Temperatura.
La temperatura es la medida de la energía cinética promedio.
El calor es una forma de energía y se manifiesta cuando hay una diferencia de temperatura, es conocida como una energía en transito.
El gradiente de temperatura es la diferencia de temperatura que se experimenta en cierto intervalo dado.
Ley de Viscosidad de Newton, Fluidos Newtonianos y no Newtonianos
Donde:F: fuerza tangencial
A: área
μ: viscosidad
v: velocidad
t (tao): esfuerzo cortante
Unidades de viscosidad: Kg/(m s)
En este caso la fuerza se aplica en la parte inferior (donde esta la flecha mas grande), el la fuerza en el fluido disminuye según se aleja del lugar donde se a aplicado la fuerza.
Todo fluido que cumpla con esta ley es considerado Newtoniano.
Fluidos No Newtonianos
Son aquellos que no cumplen con la ley anterior.Estos fluidos no tienen un valor de viscosidad definido y constante. Hay varios tipos:
- Dilatantes
- Tixotropicos
- Materiales lineales de Bingham
- Pseudoplasticos
Otras definiciones...
Concentración masa: pi es la masa de la especie i por unidad de volumen de solución.
Concentración molar: ci = pi/Mi, que es el numero de moles de la especie i por unidad de volumen de solución.
Fracción masa: es la concentración de masa de la especie i dividida por la densidad total de la solución.
Fracción molar: xi = ci/c, es la concentración molar de la especie i dividida por la densidad molar total de la solución.
Velocidad media: En una mezcla que difunde las distintas especies químicas se mueven con velocidades diferentes. Llamamos vi a la velocidad de la especie i con respecto a los ejes coordenados estacionados.
Velocidad media de masa:
Para n componentespv: velocidad local con que la masa atraviesa una seccion unidad colocada perpendicularmente a la velocidad v.
Velocidad media molar:
cv= velocidad local con que los moles atraviesan una sección unidad colocada perpendicularmente a la velocidad v.
Fluidos No Newtonianos
Movimiento Convectivo
