Termodinámica del Agua y Reología de Fluidos en la Tecnología Industrial

Termodinámica del Agua: Estados y Cambios de Fase

Agua líquida y vapor a 100 ºC y 1 atm: Si tomamos como referencia la entalpía del agua líquida (H_liq) a 0 ºC, la entalpía del vapor de agua será superior, puesto que además de tener la entalpía del agua líquida a 100 ºC y 1 atm, hay que sumarle el valor del calor latente procedente del cambio de estado (de líquido a gas).

El punto 0 representa el punto triple del agua, es decir, el punto donde se encuentra en equilibrio en estado líquido, sólido y vapor.

Diagramas de Equilibrio y Líneas de Estado

La línea 0-A representa el estado de equilibrio entre el estado gaseoso y líquido. Por ejemplo, a 100 ºC y 1 atm es un punto de equilibrio de esta línea, puesto que el agua se encuentra en ebullición, pero también se encuentra en estado líquido. Si aumentamos la presión ligeramente, el agua dejaría de ebullir y, por tanto, se mantendría en estado líquido. Sin embargo, si aumentamos la temperatura (T), va a ocurrir lo contrario: el agua entraría en ebullición hasta su completa vaporización.

La línea 0-B representa el estado de equilibrio entre el estado gaseoso y líquido. El punto 0-C representa el estado de equilibrio entre el estado sólido y líquido. Las líneas de estado y equilibrio siempre tienen asociado un valor de temperatura (T) y presión (P).

Reología: Tipos de Fluidos No Newtonianos

Los fluidos no newtonianos son fluidos independientes del tiempo (t); por lo tanto, los cambios que provocan son inmediatos, es decir, fluyen inmediatamente cuando se les aplica un esfuerzo rasante:

• Newtoniano: Obedece la primera ley de Newton. La viscosidad aparente es igual a la del fluido y, en este caso, es constante.
• Pseudoplástico: La viscosidad aparente disminuye al aumentar la tensión tangencial aplicada o la velocidad de deformación.
• Dilatante: La viscosidad aparente aumenta al aumentar la tensión tangencial aplicada o la velocidad de deformación.
• Plástico de Bingham: La viscosidad aparente disminuye con la velocidad de deformación y/o con el esfuerzo rasante.
• Plástico real: La viscosidad aparente disminuye con la velocidad de deformación y/o con el esfuerzo rasante.

Fenómenos de Transporte y Propiedades

Existen diversas propiedades que se pueden transportar dentro de un sistema:

• Cantidad de movimiento: Su fuerza impulsora de transporte es la diferencia de velocidad.
• Energía: Su fuerza impulsora de transporte es la diferencia de temperatura (T).
• Materia: Su fuerza impulsora de transporte es la diferencia de concentración o presión parcial (pp).

Mecanismos de Transporte de Propiedades

Hay dos formas en las que se puede producir el transporte de una propiedad:

1. Mediante la existencia de una diferencia de concentración de la propiedad, un gradiente de propiedad o fuerza impulsora, que representa la tendencia de todos los sistemas a alcanzar el equilibrio.
2. Por movimiento másico del fluido, por acción de un campo externo de fuerzas.