FLUJO LAMINAR Y FLUJO TURBULENTO

Cuando se analiza un fluido en una corriente de flujo, es importante ser capaces de determinar el carácter de este flujo. En algunas condiciones, el fluido parecerá que fluye en capas, de una manera uniforme y regular. Además se puede observar este fenómeno cuando se abre un grifo de agua lentamente, hasta que el chorro es uniforme y estable. Este tipo de flujo se lo conoce como flujo laminar.

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Dirección del flujo por láminas

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Experimento para determinar flujo laminar

En la primera figura, se muestra una manera de ver al flujo laminar, en un conducto circular. Anillos concéntricos de fluido se trasladan siguiendo una trayectoria recta y uniforme. Hay poca mezcla del fluido a través de los “limites” de capa a capa, conforme el flujo se desplaza por el conducto.

En realidad, el fluido esta conformado por un numero infinito de capas. Otra forma de ver al flujo laminar es en un tubo de vidrio donde fluye agua, donde se inyecta una partícula o una corriente de otro fluido, esta se desplazara en una línea recta no se mezclara con el volumen del fluido siempre y cuando este flujo siga siendo laminar. El flujo laminar en un canal abierto, se le llama flujo tranquilo. Un flujo tranquilo sobre un muro aparece como una lamina uniforme de fluido, lo cal se utiliza a menudo en fuentes de ornato.

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Flujo laminar en canal abierto

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Experimento para determinar flujo turbulento

El flujo laminar esta gobernado por la ley que relaciona la tensión cortante con la velocidad de deformación angular, es decir, la tensión cortante es igual al producto de la viscosidad del fluido por el gradiente de las velocidades o bien clip_image010. La viscosidad es la magnitud física predominante y su acción amortigua cualquier tendencia a la tubería.

El flujo turbulento es un movimiento no uniforme de las partículas, de forma desordenada en todas las direcciones. Es imposible conocer la trayectoria de una partícula individualmente. La tensión cortante en el flujo turbulento puede expresarse como:

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Donde η(eta) = un factor que depende de la densidad del fluido y de las características del movimiento. El primer término entre paréntesis (μ) representa los efectos debidos a la turbulencia.

Mediante los resultados obtenidos experimentalmente puede obtenerse la solución de las tensiones cortantes en el caso de flujos turbulentos. Prandtl sugirió:

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Para expresar las tensiones cortantes en flujos turbulentos. Esta formula tiene el inconveniente de que la longitud de mezcla (l) es función de y. Cuanto mayor es y, distancia de la pared a la tubería, mayor es el valor de l. Posteriormente Von Karman sugirió:

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Aunque k no es una constante, este número adimensional se mantiene aproximadamente igual a 0.40.

FLUJO LAMINAR Y FLUJO TURBULENTO Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Ing. Civil

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