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Jesús Capistrán
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Simulación de celdas solares SCAPS-1D

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Simulación de celdas solares SCAPS-1D

Curriculum

  • 1 Section
  • 7 Lessons
  • 1 Week
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  • SCAPS-1D: FASnI3 perovskite
    Simulación basada en artículo científico publicado en marzo de 2020
    7
    • 3.1
      Lección 1: Revisión de literatura
    • 3.2
      Lección 2: Diseño de celda solar
    • 3.3
      Lección 3: Construcción de celda solar
    • 3.4
      Lección 4: Simulación de celda solar en iluminación
    • 3.5
      Leccion 5: Simulación de celda solar en obscuridad
    • 3.6
      Lección 6: Obtención de curva JV light + dark
    • 3.7
      Leccion 7: Variación de Rs mediante proceso batch

2.5 Viscosidad dinamica y cinematica

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Objetivo:
- Describir la diferencia entre viscosidad dinámica y viscosidad cinemática 

Motivación

La viscosidad se debe a la fuerza de fricción interna que se desarrolla entre las diferentes capas de los fluidos a medida que se obligan a moverse unas con relación a las otras.

All what you DON’T Know about Engine Oils.
https://www.youtube.com/watch?v=l9U7dWxKlr4

Viscosidad dinámica

Razón de deformación (gradiente de velocidad) de un fluido newtoniano es proporcional al esfuerzo cortante.

En el flujo unidimensional de fluidos newtonianos, el esfuerzo cortante se puede expresar mediante la siguiente relación lineal:

    \[\tao = \mu\frac{du}{dy}\]

  • \mu [kg/m · s]: Coeficiente de viscosidad o viscosidad dinámica
  • La viscosidad es un coeficiente o relación esfuerzo-deformación.
Viscosidades dinámicas de algunos fluidos a 1 atm y 20 ºC

Viscosidad cinematica

En mecánica de fluidos y en transferencia de calor se utiliza la relación viscosidad/densidad (\mu/\rho). A esta razón se le da el nombre de viscosidad cinemática.

    \[u = \frac{\mu}{\rho}\]

  • Unidades [m^2/s]
  • 1 stoke = 1 cm^2/s

Medición de viscosidad cinemática de fluidos newtonianos.

Viscosidad en función de la temperatura (Dinámica)

La viscosidad de los líquidos disminuye y la de los gases aumenta con la temperatura.

Liquidos

  • En los líquidos, la viscosidad se origina por las fuerzas de cohesión entre las moléculas. Ademas, la viscosidad decrece con la temperatura, esto se debe a que, en un líquido las moléculas poseen más energía a temperaturas más elevadas. Por lo tanto las moléculas energizadas de los líquidos pueden moverse con mayor libertad
  • En líquidos la viscosidad se expresa en forma aproximada como:

    \[\mu = a10^{\frac{b}{T-c}}\]

Gases

  • En un gas las fuerzas intermoleculares son despreciables y a temperaturas elevadas las moléculas de los gases se mueven en forma aleatoria a velocidades más altas (mayores coaliciones). Por lo tanto, produce mayor resistencia al flujo.
  • La viscosidad de los gases en función de la temperatura se expresa mediante la correlación de Sutherland:

    \[\mu = \frac{aT^{1/2}}{1+b/T}\]

Actividad – Graficar en Google Colab (revisar página 55 Libro Mecanica de Fluidos)

  • Viscosidad del agua para -20 ºC < T < 120 ºC
    • a = 2.414\times10^{-5} \: Ns/m^2
    • b = 247.8 \: K
    • c = 140 \: K
  • Viscosidad del aire para -20 ºC < T < 120 ºC
    • a = 1.458 \times 10^{-6} \: Kg/(msK^{1/2})
    • b = 110.4 \: K
  • Igualar las escalas de la siguiente figura
Variación de la viscosidad dinámica con la temperatura

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