Pequeños datos de diseño sobre motores eléctricos

El número de Reynolds ([latex]\text{Re}[/latex]) es una magnitud adimensional de la mecánica de fluidos que se utiliza para predecir patrones de flujo representando la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas. Los números de Reynolds bajos caracterizan un flujo laminar suave y ordenado, mientras que los números de Reynolds altos indican un flujo turbulento caótico y lleno de remolinos. Es crucial para determinar el comportamiento dinámico de un fluido y para los experimentos de escalado.

Los campos electromagnéticos pueden transportar momento. La densidad de momento del campo electromagnético viene dada por el vector de Poynting [latex]\vec{S}[/latex] dividido por la velocidad de la luz al cuadrado, [latex]\vec{g} = \vec{S}/c^2 = (\vec{E} \times \vec{B})/(\mu_0 c^2)[/latex]. Para que el momento se conserve en un sistema de partículas cargadas y campos, el momento de los campos debe incluirse junto con el momento mecánico de las partículas.

El número de Mach (M) es una magnitud adimensional que representa la relación entre la velocidad del flujo que pasa por una frontera y la velocidad local del sonido: [latex]M = v/a[/latex], donde v es la velocidad del flujo y a es la velocidad del sonido. Es el principal indicador de los efectos de la compresibilidad. A medida que el número de Mach se aproxima y supera 1, la densidad del aire cambia significativamente, alterando las fuerzas aerodinámicas.

El motor de inducción de CA funciona según el principio de un campo magnético rotatorio generado por el estator. Este campo se crea al suministrar corrientes CA polifásicas a los devanados del estator distribuidos espacialmente. El campo rotatorio induce corrientes en los conductores del rotor (p. ej., una jaula de ardilla), que crean un campo magnético opuesto. La interacción entre estos campos produce el par rotatorio.

La ecuación de Nernst cuantifica la fuerza electromotriz reversible (EMF) o el voltaje de circuito abierto de una pila de combustible en condiciones no estándar. Relaciona el potencial de la pila ([latex]E[/latex]) con su potencial estándar ([latex]E^0[/latex]), la temperatura y las actividades (aproximadas por presiones parciales) de los reactivos y los productos. La ecuación es [latex]E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln Q[/latex], donde Q es el cociente de reacción.

El EMF de movimiento se genera cuando un conductor se mueve a través de un campo magnético. La componente magnética de la fuerza de Lorentz, [latex]\mathbf{F} = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex], actúa sobre los portadores de carga dentro del conductor, haciendo que se muevan y creen una separación de carga. Esta separación establece un campo eléctrico y una diferencia de potencial. El EMF resultante está dada por la integral de línea [latex]\mathcal{E} = \oint (\mathbf{v} \times \mathbf{B}) \cdot d\mathbf{l}[/latex].

La relación de distribución (D) es un parámetro de equilibrio clave en la extracción líquido-líquido (LLE), definida como la concentración analítica total de un soluto en la fase orgánica dividida por su concentración total en la fase acuosa. [latex]D = \frac{[S]_{org,total}}{[S]_{aq,total}}[/latex]. A diferencia del coeficiente de partición (K_D), D tiene en cuenta todas las especies del soluto, incluidas las formas disociadas o complejas, por lo que depende del pH.

Para un estado de tensiones tridimensional general, el análisis se representa mediante tres círculos de Mohr. Estos círculos se dibujan en el plano [latex]\sigma_n - \tau_n[/latex] utilizando las tres tensiones principales ([latex]\sigma_1, \sigma_2, \sigma_3[/latex]) como diámetros. El círculo mayor, definido por [latex]\sigma_1[/latex] y [latex]\sigma_3[/latex], encierra a los otros dos y determina el esfuerzo cortante máximo absoluto, [latex]\tau_{abs max} = (\sigma_1 - \sigma_3)/2[/latex].

El espesamiento por cizallamiento, o dilatación, es un comportamiento no newtoniano en el que la viscosidad aumenta con la velocidad del esfuerzo cortante. Un ejemplo clásico es una suspensión de almidón de maíz en agua (oobleck), que se siente líquida al agitarse lentamente, pero se vuelve casi sólida al golpearla o agitarla rápidamente. Este fenómeno se debe al atascamiento de partículas suspendidas bajo un alto esfuerzo cortante.

La ecuación de Nernst relaciona el potencial de reducción de una semicelda (o el voltaje total de una celda electroquímica) con el potencial estándar del electrodo, la temperatura y las actividades (a menudo aproximadas por concentraciones) de las especies químicas que experimentan redox. La ecuación es [latex]E = E^{\circ} - \frac{RT}{nF} \ln Q[/latex], donde Q es el cociente de reacción.

En las pilas electroquímicas, como las baterías y las pilas de combustible, los CEM son generados por reacciones químicas. La separación de la carga se produce por reacciones de oxidación y reducción que tienen lugar en dos electrodos diferentes. El CEM máximo de una célula está relacionado con el cambio en la energía libre de Gibbs ([latex]\Delta G[/latex]) de la reacción mediante [latex]\mathcal{E} = -\frac{\Delta G}{nF}[/latex], donde [latex]n[/latex] son moles de electrones y [latex]F[/latex] es la constante de Faraday.

La quimioluminiscencia, o quimioluminiscencia, es la emisión de luz (luminiscencia) como resultado de una reacción química. Se forma un estado excitado intermedio, denotado como [Producto]* (nótese el asterisco que se utiliza frecuentemente para ello). A continuación, este intermediario decae a un estado básico de menor energía, liberando energía en forma de fotón. El proceso global puede representarse como [latex]A + B \rightarrow [Producto]* \rightarrow Producto + luz[/latex].

Las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) son ecuaciones de movimiento promediadas en el tiempo para el flujo de fluidos turbulentos. Este enfoque, denominado descomposición de Reynolds, separa las variables de flujo en una media y un componente fluctuante. El proceso de promediación introduce un término adicional, el tensor de tensión de Reynolds, que representa el efecto de la turbulencia y debe modelarse para lograr el cierre, lo que facilita la computación de las simulaciones.