COEFICIENTES DE TRANSPORTE DE MASA CONVECTIVA

julio 17, 2008 en 11:27 am | Publicado en FENÓMENOS DE TRANSPORTE PARA INGENIERÍA AMBIENTAL, FENÓMENOS DE TRANSPORTE PARA INGENIERÍA PETROLERA, Fenómenos de Transporte para Ing. Ambiental, FENOMENOS DE TRANSPORTE | 2 comentarios

 

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.

 

 

Bibliografía:

Welty, J.R., Wilson R.E. and Wicks, C.E., “Fundamentals of momentum, Heat and mass transfer”, 2da. Ed., J.Wiley and Sons, N.Y. 1976.

Lobo, R., “Principios de Transferencia de Masa”, UAM-Iztapalapa, 1997.

Anuncios

HISTORIA DE LA CATÁLISIS

julio 16, 2008 en 7:02 pm | Publicado en CINÉTICA QUÍMICA Y CATÁLISIS | Deja un comentario
Etiquetas:

De la edad de la piedra a la edad del oro negro

En la Edad Media los conocimientos relacionados con las transformaciones químicas eran manejados a nivel de magia y poderes sobrenaturales por un grupo de “iniciados”. En este contorno los “iniciados” o alquimistas observaron que la presencia de algunos elementos extraños en una mezcla, hacía posible la obtención de algunos productos útiles al hombre. Desconociendo la naturaleza del fenómeno llegaron a imaginar que debería haber alguna substancia que cambiara los metales comunes como el plomo y el hierro en el metal más valioso hasta entonces conocido, el oro. A esta misteriosa substancia nacida de la imaginación del hombre se le llamó la piedra filosofal. Analizando su significado se puede deducir que el vocablo “piedra” posiblemente provino de la observación generalizada de que un mineral o substancia sólida era el causante de los fenómenos observados. El vocablo filosofal es claramente calificativo de una concepción puramente imaginativa del fenómeno. Siglos pasaron en esta búsqueda sin que se lograra transformar más que el hierro en sulfuro de hierro (pirita) al que se le conoce como el “oro de los tontos”, por el brillo y color similares que este material tiene con el oro. El desconocimiento de los principios de la termodinámica clásica impidió a los alquimistas saber que intentaban llevar a cabo un proceso imposible de realizar.

La acumulación de experiencias y observaciones en este campo de las transformaciones casi mágicas, llevó a la asimilación de estos fenómenos en una definición propuesta por Berzelius en 1836.

La descripción textual del fenómeno es la siguiente: “Se ha probado que algunas substancias simples o compuestas, solubles o insolubles, tienen la propiedad de ejercer sobre otras sustancias un efecto muy diferente al de la afinidad química. A través de este efecto ellas producen descomposición en los elementos de esas substancias y diferentes recombinaciones de esos elementos, de los cuales ellas permanecen separadas[…] Esta nueva fuerza desconocida hasta hoy es común a la naturaleza orgánica e inorgánica. Yo no creo que sea una fuerza completamente independiente de las afinidades electroquímicas, por el contrario, es una nueva manifestación de esa afinidad. Sin embargo, como no podemos ver su conexión y mutua dependencia es más conveniente dar a esta fuerza un nombre separado. Yo la llamaré fuerza catalítica y llamaré a la descomposición de substancias por esta fuerza catálisis, de manera similar que a la descomposición de substancias por la afinidad se le llama análisis.”

En contraste con la piedra filosofal que fue el sueño de los alquimistas, los catalizadores no pueden transmutar los metales baratos en oro, aun cuando llegan a producir materiales valiosos a partir de materia prima de poco valor.

La reacción catalítica más antigua promovida por el hombre es la fermentación del vino, la cual según análisis de textos antiguos debió haber empezado aproximadamente 5 000 años a.C. Esta reacción tan única que puede ser considerada como una bendición de la naturaleza (o la inversa para unos pocos) es una reacción de catálisis enzimática, en la cual la enzima zimasa transforma selectivamente los azúcares en alcohol. ¡Recuerde que la calidad depende de la enzima y la cantidad de usted!

Le sigue en edad de aplicación la hidrólisis de grasas animales para la manufactura de jabón, utilizando como catalizador las cenizas de la madera (ricas en óxido de potasio).

En la Edad Media los alquimistas llevaban a cabo algunas reacciones catalíticas para producir compuestos como el ácido sulfúrico, sin embargo, fue hasta principios del siglo XIX cuando ya hubo una generalización de los hechos:

1812 Thenard observó la descomposición espontánea del agua oxigenada al adicionar polvos metálicos.

1817 Sir Humphrey Davy reportó que un hilo de platino en contacto con alcohol se ponía incandescente, a la vez que aparecía simultáneamente ácido acético.

1825 Fumiseri sugirió que debía existir un lazo posible entre la adsorción y la reacción química, dando importancia a la heterogeneidad de las superficies.

1831 Se encuentra la primera patente para la oxidación de S02 catalizada por esponja de platino.

1834 Faraday hace mención al fenómeno de envenenamiento de los metales por ciertas impurezas.

1836 Berzelius agrupó todas esas observaciones atribuyéndolas a una fuerza misteriosa capaz de destruir las uniones moleculares.

1915 Empieza la explotación industrial del proceso de síntesis de amoniaco descubierto por Haber, el cual es catalizado por el hierro.

1920 Aparece el primer libro de catálisis escrito por Paul Sabatier y que de alguna manera fue la punta del iceberg de la serie de conocimientos y aplicaciones futuras.

A partir de los años 1939-1940 con la guerra vino la explotación masiva de los recursos petroleros. Fundamentalmente el crecimiento de esta industria en esos años estuvo ligado al desarrollo de un catalizador, el catalizador de desintegración. Este proceso produce la ruptura de moléculas pesadas del petróleo en moléculas o fracciones más ligeras para su uso en gasolinas principalmente. Este catalizador ha sido mejorado a través del tiempo en varias ocasiones, siendo actualmente el más utilizado en la refinación del petróleo. En la actualidad se considera que de los procesos de transformación química del petróleo el 90% son catalíticos. Hasta la fecha el desarrollo y mejoramiento tecnológico de los procesos del petróleo ha ido más rápido que la comprensión de los numerosos fenómenos que están involucrados en ellos. Esto hace que en algunos aspectos se considere que la catálisis es una disciplina tecnológica y empírica, más que de investigación científica. Sin embargo, a partir de mediados de los años setenta el estudio de los fenómenos catalíticos ha crecido muy fuertemente de manera que se puede considerar en la actualidad una rama de la ciencia.

Entre los procesos catalíticos más importantes por su volumen de aplicación en estos momentos se pueden citar:

– La síntesis de amoniaco, producto del cual México tenía planeado ser el mayor productor del mundo.

– La síntesis de ácido sulfúrico, de la cual se decía hasta hace unos años que su producción era un índice del grado de desarrollo industrial de un país.

– La hidrogenación de aceites y grasas vegetales para consumo alimenticio.

– La desintegración catalítica que aumenta el rendimiento del petróleo en productos ligeros.

– La reformación de gasolinas para uso en automóviles y camiones.

– Los convertidores catalíticos en los escapes de automóvil para disminuir la contaminación atmosférica.

– Los procesos de hidrotratamiento (hidrodesulfuración, hidrodenitrogenación, hidrodemetalización) para disminuir impurezas del petróleo.

Autor: SERGIO FUENTES / GABRIELA DÍAZ

LOS VENEROS DEL PETRÓLEO QUE NOS DIO EL DIABLO

julio 16, 2008 en 6:49 pm | Publicado en ARTÍCULOS DIVERSOS | 1 comentario

Por Fernando del Paso

Con esta contribución me incluyo y me retiro al mismo tiempo del llamado debate sobre el petróleo. En un programa difundido la semana pasada en el Canal 11, el senador por el PRD Graco Ramírez afirmó –cito de memoria– que la gran mayoría de los mexicanos tiene una opinión definida sobre el futuro del petróleo en México. Es probable que, sin embargo, yo no pertenezca a esa gran mayoría: me retiro porque no tengo la capacidad, o en otras palabras, la preparación, los estudios necesarios para opinar sobre las implicaciones tecnológicas y económicas de una reforma energética. Coincido con lo que dijo Manuel Bartlett Díaz en la revista Forma del mes de enero-febrero de este 2008: “Nadie sabe qué es la reforma energética y todos saben qué es la reforma energética”.

Sí pertenezco, en cambio, a esa mayoría total –quiero pensar que lo es– de mexicanos que estamos dispuestos a defender a ultranza nuestro petróleo. ¿Quién no lo está? Pero pertenecer a esta mayoría, y formar parte de un grupo selecto en el que se mezclan simples novelistas –como un servidor– con expertos en politología, historia y economía, es otra cosa. En este caso, pienso que el escritor queda en desventaja. O al menos yo, por mi ignorancia.

Ampararse con la bandera de la ignorancia no es, desde luego, un motivo de orgullo y mucho menos un pretexto digno para retirarse de la arena. En las últimas semanas he leído con asiduidad y con cuidado una buena parte del material que se ha publicado sobre la reforma energética –o mejor dicho la petrolera–, y he tomado notas de los debates difundidos, sobre este tema, en el Canal 11. Lo menos que podía hacer, creo, era tratar de saber por qué no sé y, así, saber un poco más.

La mancuerna del Diablo

Defender nuestro petróleo de los intereses extranjeros implica, entre otras cosas –y cuando menos–, saber por qué lo hacemos. Algo en este sentido puede enseñarnos la historia y en particular la de América Latina, que no ha sido otra cosa, desde hace dos siglos, que la patética relación de los dorados auges y las caídas estrepitosas de sus productos, o en otras palabras la alternancia del milagro económico y la quiebra súbita y casi absoluta.

Desde 1810, cuando los países latinoamericanos bajo el dominio español comenzaron a independizarse, Inglaterra se propuso evitar que estas ex colonias cayeran en manos francesas o estadunidenses. En las siguientes décadas, los ingleses ya se habían encargado de construir en nuestros países varios ferrocarriles destinados no a beneficiar el transporte interno de materias primas y mercancías, sino a facilitar la salida de éstas al mar, con destino al Reino Unido. En 1850, estaban ya terminados el ferrocarril de Maná, en Brasil; el de Copiapó, en Chile, y el de Veracruz-El Molino, de México. Siguieron, pocos años después, en Colombia el de Aspinwall-Panamá y, en 1857, en Argentina, el de Buenos Aires-Suroeste.

Pocos años más tarde unas cuantas empresas inglesas se habían ya apoderado del cobre chileno y creado un imperio azucarero en el archipiélago de Sotavento, las Guayanas, Jamaica, Haití, Guadalupe, Puerto Rico, las costas peruanas y desde luego, Cuba, cuyo dominio no tardaría en pasar de las manos británicas a las estadunidenses; esta isla del Caribe no sólo le sería útil a Estados Unidos para hacer de ella un gran burdel en beneficio de la mafia, sino también para controlar la producción y el aprovechamiento de algo más que el azúcar y el tabaco: el níquel, el cobre, el hierro, el manganeso y el tungsteno.

Entre las fuentes y documentos a los que podemos acudir para ratificar las inmensas depredaciones que ha sufrido nuestro continente, destaca desde luego el libro del uruguayo Eduardo Galeano Las venas abiertas de América Latina, uno de los recuentos más lúcidos y completos y, diría yo, más dolorosos, de la expoliación que han sufrido nuestros pobres países al “asociarse” con empresas extranjeras representantes del capitalismo más puro y salvaje. Esto no hubiera sido posible, desde luego, sin la corrupción y la connivencia criminal de gobernantes latinoamericanos siempre dispuestos a asociarse con los intereses extranjeros para completar la mancuerna. Los casos han sido numerosos. Entre ellos, por ejemplo, el del presidente Castelo Branco de Brasil, quien le entregó a la US Steel el derecho de adquirir 49 por ciento de las acciones de los yacimientos de hierro de la sierra de Los Carajas. Esta empresa, nos cuenta Galeano, se encargó también de sacar, y transportar en sus propios buques, “todo el hierro que se extraía en cantidades gigantescas del Cerro de Bolívar el Venezuela”, como nos cuenta Galeano. Otro ejemplo es el del sanguinario dictador guatemalteco, Jorge Ubico, quien le otorgó a las empresas cafetaleras y bananeras extranjeras lo que Galeano llama “el derecho a matar”, al exentar a los finqueros de responsabilidad criminal respecto a la muerte de sus trabajadores.

Estos finqueros eran, por supuesto, representantes de la United Fruit, el gigante estadunidense que les hizo merecer, a los países centroamericanos por él explotados, el nombre de Repúblicas Bananeras. “Mamá Yunai”, como se llamaba a esta empresa –y tal fue el título de la novela del costarricense Carlos Luis Fallas– ejerció durante muchos decenios una explotación inmisericorde de sus trabajadores, corrompió gobiernos, organizó matanzas y puso y depuso a dictadores. Fue también la responsable, la United Fruit –y esto no lo dice un libro escrito por un comunista: lo dice la Enciclopedia Británica–, del asesinato del líder colombiano Jorge Eliécer Gaitán durante el Bogotazo de 1948.

Hubo, sí, mandatarios que lucharon contra estos intereses. Su destino fue trágico.

A fines del sigo XIX, el presidente Balmaceda, de Chile, anunció su intención de nacionalizar los distritos salitreros del país. Los barcos británicos bloquearon las costas de Chile y Balmaceda, derrotado y derrocado, se suicidó. Ya entrado el siglo XX, en 1930, cuando el Congreso Argentino estaba a punto de votar la ley que disponía la nacionalización del petróleo, el presidente Hipólito Irigoyen fue derribado por el general José Félix Uriburu.

Los veneros del Diablo

La frase que aparece en el poema La Suave Patria, del gran poeta zacatecano Ramón López Velarde, resultó profética: el petróleo es un regalo que nos dio el Diablo.

Casi no hubo materia prima importante producida en la América Latina: el salitre, el nitrato de sodio, el azúcar, el algodón de Marañao, el cacao “que alumbró las fortunas de la oligarquía de Caracas” –Galeano– que no fuera objeto de la codicia y del pillaje primero británico y después estadunidense: Estados Unidos comenzó a ganarle terreno al decadente imperio británico y comenzó así el reinado de Union Carbide, Cynamid, Minnesota Manufacturera, Dow Chemical, Lever Brothers, Westinghouse y una veintena más, estadunidenses primero, multinacionales después, que se encargaron de imponer y sostener a todos aquellos sátrapas que las apoyaron: dictadores de opereta, sádicos, carniceros, feroces, asesinos, histriones y dementes. La lista es muy larga.

Ya para entonces, también, el petróleo se había vuelto el rey de las materias primas. Descubierto en lo que es hoy Irak hace más de 2 mil años, fue en un país vecino, Persia –hoy Irán–, donde, en 1901, Gran Bretaña consiguió del Sha Muzafarr al-Din la concesión para la explotación de la región. En unos cuantos años siguieron Kuwait, Bahrein y la conquista de Bagdad, la ciudad que fue clave para los británicos en su camino a la India y sobre todo en la ruta hacia los campos petroleros iraníes. Tras la Segunda Guerra Mundial, fue Estados Unidos, no Inglaterra, el país que aseguró en su beneficio los suministros petroleros de la región saudita, cuando, a bordo del barco Quincy, en aguas de Suez, Roosevelt celebró un tratado con Ibn Saoud, el fundador de la moderna Saudiarabia.

Una quincena de años antes, dos empresas petroleras, la Standard Oil de Nueva Jersey y la Shell, provocaron la guerra de El Chaco, el conflicto más cruento de toda la historia de América Latina, en el cual se enfrentaron los dos países más pobres del continente en ese entonces: Bolivia y Paraguay. Más de 80 mil bolivianos y 40 mil paraguayos pagaron con sus vidas. Nuevamente, no fue un comunista el que denunció el siniestro papel que jugaron estos dos gigantes: lo hizo un personaje de la política estadunidense, Huey Long, senador y después gobernador de Luisiana.

El Diablo en México

Es de suponerse que los mexicanos conocemos bien la historia de nuestro petróleo. En 1938, la nacionalización realizada por Lázaro Cárdenas afectó profundamente los intereses petroleros de varias naciones como Inglaterra, Holanda y los Estados Unidos. Entre las empresas nacionalizadas se encontraban, como lo señala la Enciclopedia de México de Rogelio Álvarez, la Huasteca Petroleum Co., la Sinclair Pierce Oil Co., la Standford y Cía., la California Standard Oil, la Consolidated Oil Co., la Atlantic Gulf Refining y la Transportation Co. A pesar de que México cumplió con el compromiso contraído para indemnizar a esas compañías, la estadunidense Standard Oil y la holandesa Royal Dutch bloquearon las exportaciones mexicanas de petróleo y abastecimientos para pozos y refinerías. Éstas y otras empresas ya se habían encargado de agotar, y llevarse consigo, la riqueza de la “Faja de Oro”, en los tiempos en que México cubría 25 por ciento de la demanda petrolera planetaria.

Pero el presidente Cárdenas no fue derrocado por los militares. No fue asesinado. No se suicidó. No acabó sus días en el exilio. A sabiendas de que a Estados Unidos le convenía tener a su alcance la riqueza petrolera mexicana para acaparar la producción e incluso apoderarse de ella si era necesario, obligó a México a declararle la guerra al Eje. México había sido neutral durante la Gran Guerra. Esta vez, esa posición era intolerable. Y fue entonces cuando se maquinó, de la manera más burda, el casus belli indispensable: el supuesto bombardeo, por parte de submarinos alemanes, de varios buquetanques petroleros: el Potrero del Llano, el Faja de Oro, Las Choapas y el Amatlán.

Con algo más pagamos: con la participación en la guerra de más de 15 mil mexicanos que vivían en Estados Unidos (Enciclopedia de México), y la muerte de cinco pilotos mexicanos del Escuadrón 201 en la guerra del Pacífico. Y también con el trabajo de decenas de miles de braceros mexicanos que exigían los agricultores del sur de Estados Unidos para levantar sus cosechas de algodón, uva, betabel, naranja, y otras frutas y verduras.

A pesar de que faltaban veinte años para que el carismático líder César Chávez creara una organización que defendiera los intereses de los inmigrantes en esas tierras, siempre humillados y explotados, los braceros mexicanos descubrieron algo en ellas que era un poco mejor que el infierno, y que les permitía llevar dólares a su país. Y éste fue el detonador de lo que se convirtió en la inmensa e incontrolable emigración de mexicanos hacia Estados Unidos.

Es, pues, la historia, y no la histeria, la que nos proporciona razones más que suficientes para desconfiar de nuestra asociación con cualquier empresa extranjera.

Fuente: La Jornada

INTRODUCCIÓN A LA CINÉTICA QUÍMICA

julio 16, 2008 en 6:35 pm | Publicado en CINÉTICA QUÍMICA Y CATÁLISIS | 2 comentarios

La cinética química es el estudio de la velocidad y del mecanismo por medio de los cuales una especie química se transforma en otra. La velocidad es la masa, en moles, de un producto formado o de un reactante consumido por unidad de tiempo y el mecanismo es la secuencia de eventos químicos individuales cuyo resultado global produce la reacción observada.

La determinación de un mecanismo de reacción es un problema mucho más complejo que la obtención de una expresión de velocidad adecuada, y el Ingeniero Químico debe tener un conocimiento de ello y una apreciación sobre algunas técnicas usadas en tales estudios.

Es por ello que el objetivo del curso es que el alumno adquiera fundamentos y principios de la cinética química y catálisis, y además comprenda que la obtención de la ecuación de velocidad de una reacción química dada es un paso previo imprescindible para el diseño de reactores químicos.

 

 

 

Blog de WordPress.com.
Entries y comentarios feeds.