Resumen de FENÓMENOS DE TRANSPORTE. El intento de los hombres para encontrar una explicación unificada de los fenómenos de transporte, es sin duda, muy antigua. Algunas culturas antiguas trataron de explicar tales fenómenos. Todos los los fenómenos fenómenos que se desarrollan desarrollan en un medio medio continuo continuo están están constituido constituidos, s, en momentum, último análisis, por cuatro procesos fundamentales; el transporte de momentum, calor y masa. Ya sea si se trata de los procesos procesos en un reactor reactor químico, químico, o un fermentador, o el que se da en una columna de absorción, o dntro de una tubería por la cual fluye un fluido, o también ya sea el proceso de oxigenación de la sangre a los pulmones, o ya sea el flujo de la savia de las plantas, estos estarán siempre formaos por los cuatro fenómenos de transporte mencionados, nos damos cuenta que la importancia de los fenómenos de transporte es muy amplia y viene ligada de la mano con las operaciones unitarias. Para el estudio de los fenómenos uno de los elementos mas importantes es la visualisacion y modelado del diseño a analizar para poder predecir cual será su comport comportami amient ento. o. Una forma forma de descri describir bir las rel relaci acione oness entre entre las variab variables les que intervie intervienen nen en un proces proceso o de transfe transferen rencia cia,, y estudi estudiar ar el comport comportami amient ento o del sistema físico, es asociarlo, a una ecuación matematica. Aun que la mayoría de los fenó fenóme meno noss de la natu natura rale leza za no pued pueden en se serr repr repres ese entad ntados os por por ec ecua uaci cion ones es matematicas, algunos pueden ser aproximados con suficiente presicion. Para el caso de fenómenos de transporte se parte del supesto de que una ecuación que resp respet ete e el princ princip ipio io de co conse nserv rvac ació ión n de la enti entida dad d co conse nserv rvat ativ iva a que que se tran transp spor orta ta (mas (masa, a, momen omentu tum m, ca calo lor) r) y co con n es este te supu supues esto to lo ac acom ompa paña ña el mecan me canism ismo o del fenóm fenómeno eno repres represent entado ado por la model modelació ación n del mismo mismo.. Pe Pero ro no siempre es posible obtener el modelo teorico matematico de un sistema, ya que en investigación es muy común encontrar mecanismos que no son bien conocidos, en estos casos el ingeniero porcede de una forma esencialmente diferente, recurriendo a la experimentación para obtener correlaciones. También puede que el sistema sea demasiado complejo, de ta forma que aun teniendo herramientas matemáticas se nece necesa sario rio la utili utilizac zació ión n de leng lenguj ujes es de progra programa maci cion ona a para para la resol resoluc ució ión n de problemas.1 Las operaciones unitarias juegan un rol muy importante ligado a los fenómenos de trasporte, convirtiéndose en el punto de partida para los estudios de fenómenos de transporte, en las operaciones unitarias sin reacción química tenemos; •
Transferenci Transferencia a de materia. materia.
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Transferencia de energía.
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Transferencia simultanea de materia y energía.
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Transporte de cantidad de movimiento.
Pero en el diseño de las operaciones unitarias se emplean cuestiones cuya naturaleza exige ir mas alla en el estudio de los fenómenos de transporte, es decir, estudiar los mecanismos que entrañan tales fenómenos. El transporte de la propiedad (materia, energía y cantidad de movimiento) pueden tener lugar a través de un fluido y/o a través de un sólido. Además en el primer caso el fluido puede estar en reposo o en movimiento. Por lo que para conocer el perfil de deferentes magnitudes de interés, será imprescindible conocer el tipo de flujo. 2 El transporte puede ocurrir en el seno de fluidos o entre un fluido y un sólido. Por ejemplo: Un fluido que circula a través de un conducto disipa energía por rozamiento lo que se traduce en un transporte de cantidad de movimiento entre las regiones con distinta velocidad, otro ejemplo, es un sistema con regiones a distintas temperaturas (diferentes concentraciones de energía) transporta energía desde la región mas caliente hacia la mas fría, o, una mezcla de dos o mas componentes con regiones con diferentes concentraciones transporta materia desde la zona mas concentrada hacia la menos concentrada. Los fenómenos de transporte pueden dividirse en dos tipos: transporte molecular y transporte convectivo. Estos, a su vez, pueden estudiarse en tres niveles distintos: nivel macroscópico, nivel microscópico y nivel molecular. El transporte a nivel microscópico corresponde a un tratamiento fenomenológico del problema y admite que el sistema puede considerarse como continuo, obviándose las interacciones moleculares detalladas y planteando ecuaciones de balance diferencial para materia, cantidad de movimiento y energía El transporte macroscópico de una propiedad en un sistema es el cálculo de la entrada , salida, acumulación, generación y consumo de dicha propiedad en el sistema, el cual viene definido por unos límites físicos reales (paredes exteriores del sistema) o conceptuales (limites imaginarios impuestos para el cálculo).En cada sistema podemos aplicar al conjunto el principio de conservación por el cual la suma de energía y materia se conserva.3
1. Curso de ingeniería química.(introducción a los procesos, las operaciones
unitarias y fenómenos de transporte) J.Costa Lopez, Cervera, cunill, mans, mata. Ed.Reverte 2004. 2. Tranporte de momentum y calor. Teoría y aplicaciones a la ingeniería de proceso volumen 6 Mario Donde Castro 2005 Ed. Universidad autónoma de Yucatan. 3. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS. Tema desarrollado por los profesores Dr. D. Antonio Aznar, Dr. D. Juan Carlos Cabanelas y Dra. Dª. Berna Serrano del Dpto. de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Química de la Universidad Carlos III de Madrid.
