Fenómeno de Transporte en Materiales: |
Tema 1: Introducción. Estados físicos y comportamiento de la materia. Sólidos y fluidos. Tipos de flujo. Flujos laminar y turbulento. Propiedades y estados de un sistema. Estado estacionario y no estacionario. Estado uniforme. Balances integral y local de una propiedad. Variación temporal de la acumulación. Flujo neto convectivo. Intercambios no convectivos. Generación o desaparición. Balance integral de materia total en estado estacionario y no estacionario.
Tema 2: Transferencia de cantidad de movimiento. Ecuación de Newton. Viscosidad. Tensión aplicada y velocidad de deformación. Fluidos no newtonianos generalizados. Balance integral de cantidad de movimiento. Fuerzas de superficie y de volumen. Tensiones normales y tangenciales. Factor de fricción. Fuerzas externas. Balance integral de energía mecánica. Interconversión de energía. Pérdidas de energía mecánica. Potencia mecánica.
Tema 3: Balance local de cantidad de movimiento. Ecuación de Navier-Stokes. Análisis dimensional. Grupos adimensionales. Conceptos de similitud. Capa límite. Transporte turbulento. Flujos internos laminares y turbulentos. Perfiles de velocidad. Flujos alrededor de partículas. Movimiento de partículas sólidas, gotas y burbujas en fluidos. Flujos en medios porosos. Efectos de fricción en lechos fijos y fluidizados. Transferencia de cantidad de movimiento en el procesamiento de los materiales.
Tema 4: Mecanismos de transferencia de energía térmica. Conducción, convección y radiación. Balance integral de energía térmica. Variación de la acumulación. Flujo convectivo. Conducción. Emisión y absorción. Generación de calor. Transformaciones de la energía. Balance integral de energía térmica en estado estacionario. Dinámica de sistemas térmicos. Balance integral de energía en sistemas bifásicos. Balance suma de las energías térmica y mecánica.
Tema 5: Balance local de energía térmica. Ecuación de Fourier. Conductividad térmica. Disipación viscosa. Resistencias térmicas de fases sólidas y fluidas. Coeficientes individual y global de transferencia de energía: Perfiles de temperatura. Conducción de calor uni y multidireccional. Conducción de calor estacionaria en materiales planos, cilíndricos y esféricos. Conducción de calor no estacionaria en placas, cilindros y esferas. Conducción en materiales semi-infinitos.
Tema 6: Transferencia de energía por convección. Convección forzada y natural. Análisis dimensional. Grupos adimensionales. Transferencia simultánea de cantidad de movimiento y energía. Capa límite térmica. Transferencia de energía en flujo turbulento. Convección forzada interna y externa. Correlaciones para flujo laminar y flujo turbulento. Analogías entre cantidad de movimiento y energía. Transferencia de calor en lechos fijos y fluidizados.
Tema 7: Transferencia de energía radiante. Emisión, absorción, transmisión y reflexión en materiales sólidos. Cuerpos opaco, gris y negro. Emisión de cuerpo negro y cuerpo real. Factores de intercambio. Intercambio de energía radiante entre sólidos. Intercambio de energía radiante entre gases y sólidos. Transferencia de energía por radiación y conducción. Transferencia de energía por radiación y convección. Transferencia de energía en el procesamiento de los materiales.