Indagaciones sobre el calentamiento y el transporte de especies químicas: ensayos de análisis y síntesis para la integración de conocimientos teóricos y experimentales de los fenómenos de transporte

La primera parte consta de nueve capítulos. Cada uno es un ensayo que trata de un tema muy amplio o muy puntual. En el primer capítulo se relacionan los campos de la termodinámica y los fenómenos de transporte. En el segundo, el trabajo mecánico y el calentamiento, es decir, las variables de proceso, se ven desde la termodinámica y también desde los fenómenos de transporte en el nivel local. El tercer capítulo trata sobre los procesos de difusión de las especies químicas de una mezcla multicomponentes y sobre la transferencia interfacial de especies, como procesos de trabajo químico. En el cuarto capítulo se analizan las etapas transitoria y estacionaria de los procesos de transporte. La etapa transitoria puede considerarse en su totalidad o en una fase incipiente, cuando el proceso ocurre solamente en los alrededores de una de las fronteras. En el quinto capítulo se representa la disolución de una esfera sólida con el efecto predominante de la convección natural, que ocurre por los cambios de densidad de las soluciones concentradas en sal; se desarrolla un modelo de capa límite y el cambio de sistema coordenado de coordenadas esféricas a coordenadas rectangulares. El sexto capítulo es un ejemplo completamente desarrollado de una experiencia de laboratorio: se evapora acetona en una campana de extracción de gases, sesando el líquido remanente, así como su temperatura. Se elabora el modelo integrado considerando los cambios de masa y de energía interna de la acetona, para finalmente, estimar las magnitudes de aquellos parámetros que conducen a las mejores estimaciones de la evolución del proceso. Este ensayo muestra la diversidad de aspectos a estimar y las diversas etapas de la realización de la experiencia. El séptimo capítulo trata del desarrollo de un modelo cuasiestacionario para el secado de sólidos porosos, el octavo trata de dos métodos de diseño de intercambiadores de calor, uno basado en la media logarítmica de la diferencia de temperaturas y el otro se conoce como el método del número de unidades de transferencia. En el noveno capítulo, con la colaboración del profesor Hugo Martínez Ortiz, profesor del Departamento de Matemáticas, abordamos la solución analítica de algunos modelos de transferencia de calor y masa, que son útiles, entre otras cosas, para estimar algunos tiempos característicos de las etapas dinámicas de algunos procesos.

La segunda parte es un conjunto de trece capítulos, organizados cada uno en cuatro secciones, que se repiten para todos ellos y corresponden a trece instrumentos de laboratorio. Dichas secciones son: (1) la descripción del instrumento o equipo de laboratorio en el que se efectuará una experiencia, nombrando sus partes, sus principales características y sus dimensiones importantes, (2) una secuencia ordenada de las operaciones que se realizan con el instrumento, para asegurar su correcto funcionamiento en el curso de una experiencia, (3) una discusión sobre los principios físicos que gobiernan el funcionamiento del instrumento, como una ayuda para facilitar la elaboración de los modelos adecuados a desarrollar y (4) un conjunto de posibles objetivos de la experiencia, que son ofrecidos a manera de ejemplos, pero que no restringen el trabajo de laboratorio sólo a ellos. Es importante señalar que algunos objetivos de estos, u otros distintos, deben establecerse al inicio de una experiencia con algún instrumento o equipo para elaborar una propuesta de mediciones completa o suficiente, a ser realizadas con el instrumento. Dicha propuesta requiere, entre otras cosas, desarrollar un modelo del equipo y extraer de él las ecuaciones de trabajo, cuya inspección revelará qué cantidades deberán buscarse en la literatura, estimarse como parámetros medibles o medir su evolución en el curso de cada corrida de la experiencia. Finalmente se hace referencia a la tercera parte, los métodos de trabajo, que se encuentran en el libro de texto que acompaña al presente: Indagaciones sobre mecánica de fluidos, como un primer acercamiento a los métodos de trabajo que hemos seguido y recomendamos a los grupos y a las comunidades de aprendizaje.