Flujo laminar o turbulento

Numero De Reynolds

Circulación Sanguínea

Universidad del Valle

Facultad de Ingeniería

Área: Morfo-fisiología

Autores: Paula Andrea Chávez. 1229190

Marlyn Caicedo Manyoma 1228514

El número de Reynolds (Re) es un parámetro adimensional cuyo valor indica si el flujo sigue un modelo laminar o turbulento. Este quizás es el numero adimensional más utilizados. Su importancia radica en que habla acerca del régimen con que se mueve un fluido, esto es fundamental para el estudio de este término en sí. El número de Reynolds depende de la velocidad del fluido, del diámetro de tubería, o diámetro equivalente si la conducción no es circular, y de la viscosidad cinemática o en su defecto densidad y viscosidad dinámica. El Número de Reynolds permite caracterizar la naturaleza del flujo, es decir, si se trata de un flujo laminar o de un flujo turbulento, además, indica la importancia relativa de la tendencia del flujo hacia un régimen turbulento respecto de uno laminar y la posición relativa de este estado dentro de una longitud determinada.

Flujo Laminar se define como aquel en que el fluido se mueve en capas o láminas, deslizándose suavemente unas sobre otras y existiendo sólo intercambio de molecular entre ellas. Cualquier tendencia hacia la inestabilidad o turbulencia se amortigua por la acción de las fuerzas cortantes viscosas que se oponen al movimiento relativo de capas de fluido adyacentes entre sí.

Por otro lado, en un flujo turbulento, el movimiento de las partículas es muy errático y se tiene un intercambio transversal de cantidad de movimiento muy intenso. Cuando la velocidad de flujo de un fluido resulta suficientemente grande, se rompe el flujo laminar y se establece la turbulencia. La velocidad crítica por encima de la cual el flujo que fluye a través de un tubo resulta turbulenta depende de la densidad y de la viscosidad del fluido y del radio del tubo.

El flujo turbulento es más comúnmente desarrollado debido a que la naturaleza tiene tendencia hacia el desorden y esto en términos de flujos significa tendencia hacia la turbulencia. Este tipo de flujo se caracteriza por trayectorias circulares erráticas, semejantes a remolinos. El flujo turbulento ocurre cuando las velocidades de flujo son generalmente muy altas o en fluidos en los que las fuerzas viscosas son muy pequeñas.

La turbulencia puede originarse por la presencia de paredes en contacto con el fluido o por la existencia de capas que se muevan a diferentes velocidades. Además, un flujo turbulento puede desarrollarse bien sea en un conducto liso o en un conducto rugoso.

También se presenta como tema de aplicación la turbulencia atmosférica y la dispersión de contaminantes.

A una cierta velocidad, el flujo se volverá turbulento, con la formación de remolinos y movimientos caóticos que no contribuyen el caudal de volumen. Esta turbulencia aumenta la resistencia de manera perfecta. Para obtener un crecimiento del caudal, se necesitara un gran aumento en la presión. Para predecir la velocidad del flujo en el que va a ocurrir la turbulencia, esta se define por la relación

Donde R= número de Reynolds

El flujo de un fluido puede caracterizarse mediante, el número adimensional denominado Reynolds NR, el cual se define así:

NR= 2rpv/dn en donde V es la velocidad media del fluido. Por medio de estudios se ha demostrado que si el flujo se laminar si el número de Reynolds es inferior a 2000 aproximado y será turbulento si sobrepasa los 3000.

Reynolds estudió dos escurrimientos geométricamente idénticos, de esto pudo concluir que dichos flujos serian dinámicamente semejantes si las ecuaciones diferenciales que describían a cada uno estos eran idénticas.

Dos escurrimientos son dinámicamente semejantes cuando:

Ambos sistemas son geométricamente semejantes, es decir, cuando se tiene una relación constante entre dimensiones de longitudes correspondientes.

Las correspondientes familias de líneas de corriente son geométricamente semejantes o las presiones en puntos correspondientes forman una relación constante.

Al cambiar las unidades de mas, longitud y tiempo en un grupo de ecuaciones y al determinar las condiciones necesarias para hacerlas idénticas a las originales, Reynolds encontró que el parámetro adimensional ÞDv/u debía ser igual en ambos casos. En este parámetro v es la velocidad característica, D es el diámetro de la tubería, Þ es la densidad del fluido y u es su viscosidad. Este parámetro se conoce como número de Reynolds (R).

Un gran ejemplo del flujo de fluidos, sería la circulación sanguínea, La función de la circulación consiste en atender las necesidades del organismo: transportar nutrientes hacia los tejidos del organismo, transportar los productos de desechos, conducir las hormonas de una parte del organismo a otra, y en general mantener un entorno apropiado en todo los líquidos tisulares del organismo para lograr la supervivencia y funcionalidad optima de la células. Una de las características de circulación es el flujo sanguíneo el cual consiste en la cantidad de sangre que atraviesa la sección de un punto dado de la circulación en un periodo en un tiempo determinado.

Un fluido se desplaza en el interior de un tubo cuando la presión en el inicio es superior a la existente al final del tubo, moviéndose desde una zona de mayor presión a una de menor presión, en este caso los tubos serían las venas arteriales en el cual ocurre el flujo sanguíneo. Este flujo depende directamente del gradiente o diferencia de presión entre esos dos puntos e inversamente de la resistencia. Entonces la resistencia

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