El coeficiente de transferencia convectiva de masa establece la forma en que se realiza el movimiento de masa por convección. Para la transferencia turbulenta de una masa C constante, se obtiene mediante la expresión:
En ella, D es la difusividad molecular en m²/s y 
es la difusividad de masa de remolinos en las mismas unidades. El valor de es variable, cercano a cero en la interfaz o en la superficie, y aumentando a medida que se incrementa la separación de la pared.
es la difusividad de masa de remolinos en las mismas unidades. El valor de es variable, cercano a cero en la interfaz o en la superficie, y aumentando a medida que se incrementa la separación de la pared.
Transferencia de masa convectiva
La transferencia de masa por convección es un mecanismo de transporte que se lleva a cabo entre una superficie límite y un fluido en movimiento o entre dos fluidos en movimiento, relativamente no miscibles. Esto significa que la convección existirá siempre que ocurra transferencia de masa entre dos fases de naturaleza distinta.
Para explicar este mecanismo, se han desarrollado varios modelos teóricos que se reportan en la literatura, y a continuación se describen algunos de ellos.
Modelos de Transferencia de Masa Convectiva
Cuando ocurren procesos de transferencia de masa entre dos fases de naturaleza distinta, las condiciones en la vecindad de la interfase son difíciles de observar experimentalmente, en particular cuando prevalecen condiciones de flujo turbulento en su cercanía. Esto dificulta el análisis del proceso de transferencia de masa y la posibilidad de manipularlo con fines prácticos.
Una forma de abordar estos problemas es realizar mediciones experimentales en las regiones donde estas son posibles y postular modelos que traten de describir los fenómenos en las zonas donde no se pueden efectuar tales mediciones. La combinación de los resultados del análisis realizado con los modelos y los resultados experimentales ayuda a verificar si el modelo propuesto es realista. Para esta situación, el papel de los modelos es establecer un puente entre lo que se observa en el seno del fluido y los que ocurre en la vecindad de la interfase. Los modelos que se han propuesto para explicar los fenómenos de transferencia de masa interfacial parten de la suposición de que la resistencia a la transferencia se limita a una región cercana a la interfase.
En la literatura existen reportados numerosos modelos para tratar de describir la transferencia de masa interfacial, entre ellos podemos señalar: el Modelo la Película Estancada, el Modelo de Penetración de Higbie y el Modelo de la Capa Límite.
Los Modelos de la Película y de Penetración son, generalmente, usados cuando se presentan interfases gas-líquido, en cambio, el modelo de Capa Límite es utilizado cuando se presenta un contacto entre un fluido y una superficie sólida parcialmente soluble.
Coeficientes de transferencia de masa.
La convección es un fenómeno de transferencia que combina los aportes por transporte con los aportes por transferencia molecular. En transferencia de masa, la convección promueve el transporte de las moléculas de un sitio a otro mediante diferentes medios, todos ellos debidos a la turbulencia de un fluido, en contacto con la superficie de donde parte la transferencia.
Figura 11.1: transferencia de masa entre dos fases
En el gráfico se esquematiza la transferencia de masa entre una y otra fase donde.
CA1= concentración de A en la fase 1.
CAi = concentración interfacial de i en la fase 1.
CA*= concentración de A en la interfase de la fase 2, que está en equilibrio con CAi.
CA2= concentración de A en la fase 2.
zf= espesor efectivo de la capa en la que sucede la transferencia.
Teniendo en cuenta que es muy difícil conocer el espesor efectivo de la capa en que sucede la transferencia zf, el flux de transferencia de masa se suele expresarse utilizando con un el coeficiente convectivo de transferencia de masa kc, y la ecuación se de transferencia en cada una de las fases se reduce a:
Recordando el caso general de transferencia de masa,
De manera que todos los parámetros geométricos y de transferencia se pueden agrupar en un coeficiente global de transferencia, denotado con FA.
Puesto que la concentración de una solución puede expresarse en diferentes unidades (fracciones mol o presiones parciales en gases, entre otras), es posible tener diferentes coeficientes de transferencia, dependiendo de la relación de concentración utilizada. Otro aspecto a considerar es si existe difusión en un fluido estancado o contradifusión equimolecular, por lo que se generan múltiples posibilidades para la ecuación de transferencia
A continuación se presentan algunas ecuaciones comunes para casos específicos de transferencia.
Transferencia de A en mezcla que no se transfiere.
En gases
En líquidos
Contradifusión equimolecular.
En gases
En líquidos
La correspondencia entre los coeficientes de transferencia citados es:
En gases:
En líquidos:
Donde el subíndice BM hace referencia a la media logarítmica.
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.- ..........................................................:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=359d35db32192cfefc8181d3d8bde1f2984c41b4&writer=rdf2latex&return_to=Compresor+%28m%C3%A1quina%29
Los compresores de aire y su utilización
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.
Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado y lo acumulan en depósitos. Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central. Entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformación de la energía para cada uno de los consumidores. El aire comprimido viene de la estación compresora o del depósito y llega a las instalaciones a través de tuberías.
Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.
Utilización
Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:
- Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en cada refrigerador casero, y en infinidad de sistemas de aire acondicionado.
- Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica.
- Se encuentran en el interior muchos "motores de avión", como lo son los turborreactores y hacen posible su funcionamiento.
- Se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos, los cuales mueven fábricas completas.
En el momento de la planificación es necesario prever un tamaño superior de la red, con el fin de poder alimentar aparatos neumáticos nuevos que se adquieran en el futuro. Por ello, es necesario sobredimensionar la instalación, al objeto de que el compresor no resulte más tarde insuficiente, puesto que toda ampliación ulterior en el equipo generador supone gastos muy considerables.
Es muy importante que el aire sea puro. Si es puro el generador de aire comprimido tendrá una larga duración. También debería tenerse en cuenta la aplicación correcta de los diversos tipos de compresores.
Tipos de compresores
Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción en los compresores.
Se distinguen dos tipos básicos:
- El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza en el compresor alternativo.
- El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa, son los compresores rotativos.
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.
Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.
Utilizacion de compresores:
UtilizaciónLos compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:
Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en cada refrigerador casero, y en infinidad de sistemas de aire acondicionado.
Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton.
Se encuentran en el interior muchos "motores de avión", como lo son los turborreactores y hacen posible su funcionamiento.
se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos, los cuales mueven fábricas completas.
Clasificación según el método de intercambio de energía:
Sistema Pendular Taurozzi
Reciprocantes o Alternativos: utilizan pistones (sistema bloque-cilindro-émbolo como los motores de combustión interna). Abren y cierran válvulas que con el movimiento del pistón aspira/comprime el gas. Es el compresor más utilizado en potencias pequeñas. Pueden ser del tipo herméticos, semi-hermeticos o abiertos. Los de uso domestico son hermeticos, y no pueden ser intervenidos para repararlos. los de mayor capacidad son semi-hermeticos o abietos, que se pueden desarmar y reparar.
de Espiral (Orbital, Scroll)
Rotativo-Helicoidal (Tornillo, Screw): la compresión del gas se hace de manera continua, haciéndolo pasar a través de dos tornillos giratorios. Son de mayor rendimiento y con una regulación de potencia sencilla, pero su mayor complejidad mecánica y costo hace que se emplee principalmente en elevadas potencias, solamente.
Rotodinámicos o Turbomáquinas: Utilizan un rodete con palas o álabes para impulsar y comprimir al fluido de trabajo. A su vez éstos se clasifican en:
Axiales
Radiales
Tipos de compresores:
Tipos de compresores Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción. Se distinguen dos tipos básicos de compresores: El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza en el compresor de émbolo (oscilante o rotativo). El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa (turbina). Compresores de émbolo Compresor de émbolo oscilante . Este es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a baja, media o alta presión. Compresor de émbolo oscilante Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer varias etapas compresoras. El aire aspirado se somete a una compresión previa por el primer émbolo, seguidamente se refrigera, para luego ser comprimido por el siguiente émbolo. El volumen de la segunda cámara de compresión es, en conformidad con la relación, más pequeño. Durante el trabajo de compresión se forma una cantidad de calor, que tiene que ser evacuada por el sistema refrigeración. Los compresores de émbolo oscilante pueden refrigerarse por aire o por agua, y según las prescripciones de trabajo las etapas que se precisan son: Para los caudales véase la figura 14 diagrama. Compresor de émbolo rotativo Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. El aire es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético. Compresor rotativo multicelular Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas. Para el caudal véase la figura 14 (diagrama). El rotor está provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pared del cárter. Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter, y debido a la excentricidad el volumen de las células varía constantemente. Compresor de tornillo helicoidal, de dos ejes: Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo impulsan hacia el otro lado el aire aspirado axialmente. En estos compresores, el aire es llevado de un lado a otro sin que el volumen sea modificado. En el lado de impulsión, la estanqueidad se asegura mediante los bordes de los émbolos rotativos. Compresor Roots Turbocompresores Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son muy apropiados para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial y radial. Aceleración progresiva de cámara a cámara en sentido radial hacia afuera; el aire en circulación regresa de nuevo al eje. Desde aquí se vuelve a acelerar hacia afuera. Elección del compresor Caudal Por caudal entiendo la cantidad de aire que suministra el compresor. Existen dos conceptos. El caudal teórico y El caudal efectivo o real En el compresor de émbolo oscilante, el caudal teórico es igual al producto de cilindrada * velocidad de rotación. El caudal efectivo depende de la construcción del compresor y de la presión. En este caso, el rendimiento volumétrico es muy importante. Es interesante conocer el caudal efectivo del compresor. Sólo éste es el que acciona y regula los equipos neumáticos. Los valores indicados según las normas ?representan valores efectivos (p. ej.: DIN 1945). El caudal se expresa en m3/min ó m3/h . No obstante, son numerosos los fabricantes que solamente indican el caudal teórico Presión También se distinguen dos conceptos: La presión de servicio es la suministrada por el compresor o acumulador y existe en las tuberías que alimentan a los consumidores. La presión de trabajo es la necesaria en el puesto de trabajo considerado.
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