La permeación de gases a través de membranas es un proceso fundamental con aplicaciones diversas, desde la separación de gases y la tecnología de pilas de combustible hasta la fisiología respiratoria. Gobernado por la segunda ley de difusión de Fick, el modelado matemático de tales procesos de transporte a menudo se vuelve analíticamente y computacionalmente desafiante, especialmente en sistemas heterogéneos, de matriz mixta o multicapa. Para navegar por estas complejidades, este estudio revisita y amplía el uso de analogías eléctricas como un enfoque de modelado intuitivo y poderoso arraigado en la computación analógica de mediados del siglo XX. Al aprovechar la equivalencia matemática entre difusión y conducción eléctrica, construimos una red eléctrica equivalente que refleja el comportamiento transitorio de la permeación de gases a través de membranas. En este marco, los gradientes de concentración se representan como diferencias de voltaje, los flujos difusivos como corrientes eléctricas y las resistencias difusionales como resistencias de circuito. Aunque las aplicaciones tradicionales de las analogías eléctricas se han centrado en fenómenos de estado estacionario, nuestro enfoque permite el análisis dinámico, ofreciendo claridad conceptual y eficiencia computacional. Esta metodología no solo simplifica la solución de la segunda ley de Fick, sino que también refuerza la relevancia perdurable del pensamiento analógico en la práctica de ingeniería moderna. Resultados comparativos demuestran que el circuito eléctrico equivalente se alinea estrechamente con soluciones analíticas y de diferencia finita, validando su efectividad y precisión.
Cao et al. (Fri,) estudiaron esta cuestión.
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