Difusividad Efectiva

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Por Fabian Ballesteros Ochoa
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INTRODUCCIÓN

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DIFUSIVIDAD EFECTIVA

Los fenómenos de transporte hacen
referencia a tres contenidos íntimamente
relacionados (transferencia de momento,
calor y masa), nosolo por sus características
matemáticas, sino por que frecuentemente
se pueden presentar de forma simultánea. El
transporte de masa por difusión es más
complejo respecto al transporte de
momentum o al transporte de calor en
fluidos. En una mezcla de componentes (p.e.
A+B), las velocidades de cada especie
pueden ser diferentes entre sí. En vista de
esto, las velocidades medias para elfluido,
como un todo, pueden ser definidas de
maneras diferentes y con estas definiciones,
los flux por difusión son también definidos
de maneras diferentes. La difusión es una de
las tres formas en que la masa se transfiere,
las otras dos formas son la convección y la
migración, más sin embargo los autores de
este artículo centraran su estudio en la
transferencia de masa por difusión yprincipalmente en el tema de difusividad
efectiva.

ha empezado el proceso de transferencia de
masa. Posteriormente se observa que a
medida que va aumentado el tiempo la
velocidad de transferencia disminuye al igual
que el gradiente de concentración. El
gradiente de concentración en sí es una
fuerza impulsora que hace posible la
existencia de una transferencia de masa
entre dos puntos 1 y 2.Se puede hacer una
analogía con el gradiente de temperatura en
la ley de Fourier, en donde este gradiente de
temperatura es la fuerza impulsora de
transferencia de materia desde una zona de
mayor temperatura a una zona de menor
temperatura, igual sucede con la difusión hay
una transferencia de masa del lugar de
mayor concentración al de menor
concentración. Cuando ya no tenemos ungradiente de concentración decimos que la
solución es homogénea y por tanto no hay
velocidad de transferencia.
Figura 1. Velocidad de transferencia vs
tiempo vs gradiente de concentración

GENERALIDADES:
Observando la grafica (ver figura 1), en
donde se evalúa la velocidad de
transferencia con respecto al tiempo se
observa claramente que inicialmente que se
tiene una mayor velocidad detransferencia a
un gradiente de concentración inicial, esto se
presenta en los tiempos iniciales en donde

Ley de Fick

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Figura 2. Movimiento de una molécula A en
difusión en B.

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La Ley de Fick de la difusión describe el
movimiento de una sustancia, talcomo A, a
través de una mezcla de A y B, merced al
gradiente de concentración A. [1]. (Ver
Figura 2).

Fuente: Griskey R, Transport phenomena
and Unit operations
Cuando una sustancia se difunde en una
mezcla binaria, en una fase homogénea, y en
una sola dirección, se puede utilizar la
primera ley de Fick para la difusión:

de que tanta diferencia de concentración
hay.
DIFUSIVIDADEFECTIVA
En cursos básicos de transferencia de masa
se suelen hacer una serie de suposiciones
como que lo son que las superficies son lisas
y no porosas y que también tienen una
forma perfectamente definida. Sin embargo
esto no es totalmente cierto ya que si
tomamos un catalizador vemos que es
necesario aumentar el área superficial del
mismo para aumentar la velocidad de una
reacción, espor ello que la superficie de
estos suele ser porosa (ver figura 3). En este
ejemplo notamos que no es conveniente
hacer una idealización de una superficie lisa y
es por ello que se hace necesario introducir
una serie de factores de corrección que
precisamente me acerquen a esa idealidad
que es la difusividad molecular y me acerque
a un valor más real que va de acuerdo a la
fenomenología...