Disfusión

Difusión de Cloruros

Es un proceso en donde los iones cloruro son transportados de un lugar a otro debido a una diferencia de concentraciones. Siempre ocurre cuando existe una alta concentración a una concentración menor.

El fenómeno de difusión de agentes a través del concreto se puede representar mediante la segunda ley de Fick

(1)

C = concentración de iones cloruros (%)

t = tiempo (s)

x = profundidad de concentración de cloruros (mm)

D = coeficiente de penetración de cloruros (m2/s)

La solución a la ecuación (1) es:

(2)

C(x,t)= concentración de iones cloruro a una profundidad (x) en un tiempo (t)

C0= concentración de cloruros en la superficie (%)

x= profundidad de concentración de cloruros (mm)

t= tiempo de exposición a cloruros (s)

D= coeficiente de penetración de cloruros (m2/s)

El coeficiente de difusión es un valor que representa la facilidad con que cada soluto en particular se mueve en un disolvente determinado.

EL sistema a estudiar es la difusión de cloruros en un concreto fabricado con agregado grueso reciclado, el cual según Xiao et al. 2012 cuenta con cinco fases, las cuales son: mortero viejo, mortero nuevo, zonas de transición interfacial (ZTI) nuevas, ZTI antiguas y el agregado original.

Las variables que afectan son la concentración de cloruros, la porosidad del concreto, el tiempo de exposición a los cloruros, la relación agua/cemento.

En un concreto normal, existen tres fases: mortero, agregado grueso y ZTI

El modelo propuesto por Xiao et al. 2012 es un modelo esférico y se muestra a continuación:

La difusión se da por un gradiente de concentración de masa, la concentración de las especies en un sistema de varios componentes puede expresarse de diversas formas, ejemplo: la concentración de masa, Pi, que es la masa de la especie i por unidad de volumen de solución, la concentración molar, ci =Pi/Mi, que es el número de moles de la especie i por unidad de volumen de solución; la fracción de masa, wi=pi/p, que es la concentración de la masa de la especie i dividida por la densidad total de la solución; y la fracción molar, xi=ci/c, que es la concentración molar de la especie i dividida por la densidad molar total de la solución.

La difusividad DAB de un sistema binario es una función de la temperatura, presión y composición, además los datos existentes de Dab para la mayor parte de las mezclas binarias son bastante limitados, tanto en exactitud como en el intervalo conocido. Las correlaciones propuestas para DAB tienen un campo de aplicación limitado y se basan más en la teoría que en la experiencia.

Para los problemas de difusión mediante un balance de materia aplicado a una envoltura. El procedimiento que se utiliza:

a. Se aplica un balance de materia a una envoltura delgada perpendicular a la dirección del transporte de materia, con el fin de obtener una ecuación diferencial de primer orden, cuya integración conduce a la distribución de la densidad de flujo de materia.

b. Se substituye en esta expresión la relación entre la densidad de flujo de materia y el gradiente de concentración, obteniéndose una ecuación diferencial de segundo orden para el perfil de concentración. Las constantes de integración se determinan a partir de las condiciones límite que fijan la concentración y la densidad de flujo de materia en las superficies que confinan el sistema.

En los problemas de difusión puede aplicarse un balance de materia, para una determinada especie química, a una delgada envoltura de solido o fluido con la ley de la conservación de la materia:

Para que tenga lugar el fenómeno de la difusión, la distribución espacial de moléculas no debe ser homogénea, debe existir una diferencia, o gradiente de concentración entre dos puntos del medio.

Supongamos que su concentración varía con la posición al lo largo del eje X. Llamemos J a la densidad de corriente de partículas, es decir, al número efectivo de partículas que atraviesan en la unidad de tiempo un área unitaria perpendicular a la dirección en la que tiene lugar la difusión. La ley de Fick afirma que la densidad de corriente de partículas es proporcional al gradiente de concentración

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