INFORME DE CAPA LIMITE

INTRODUCCIÓN

Cuando entre dos partículas en movimiento existe gradiente de velocidad, o sea que una se mueve más rápido que la otra, se desarrollan fuerzas de fricción que actúan tangencialmente a las mismas.

Las fuerzas de fricción tratan de introducir rotación entre las partículas en movimiento, pero simultáneamente la viscosidad trata de impedir la rotación. Dependiendo del valor relativo de estas fuerzas se pueden producir diferentes estados de flujo.

Cuando el gradiente de velocidad es bajo, la fuerza de inercia es mayor que b de fricción, las partículas se desplazan pero no rotan, o lo hacen pero con muy poca energía, el resultado final es un movimiento en el cual las partículas siguen trayectorias definidas, y todas las partículas que pasan por un punto en el campo del flujo siguen la misma trayectoria. Este tipo de flujo fue identificado por O. Reynolds y se denomina "laminar", queriendo significar con ello que las partículas se desplazan en forma de capas o láminas.

Objetivos

Conocer e identificar la naturaleza del flujo de un líquido, ya sea de tipo laminar o turbulento.

Conocer, por medio de la experiencia, el valor crítico de Reynolds; cuando pasa por la etapa de flujo laminar, transición, turbulento.

Obtener distribución de velocidad para una tubería.

Comparar los resultados que se obtienen en la experiencia con los que se hallan teóricamente.

MARCO TEÓRICO

Caudal:

Es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.

Viscosidad

Es la propiedad de los fluidos que tiende a oponerse al flujo cuando se aplica una fuerza, en otras palabras se puede definir come la pegajosidad interna de los fluidos.

Flujo laminar:

Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluidos Se llame flujo laminar o corriente laminar, al tipo de movimiento de mi fluido cuando éste es perfectamente ordenado, estratificado, suave, de manera que el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse si la corriente tiene lugar entre dos planos paralelos, o en capas cilíndricas coaxiales como, por ejemplo la glicerina en un tubo de succión circular. Las capas no se mezclan entre sí. El mecanismo de transporte es exclusivamente molecular, Se dice que este flujo es aerodinámico. En el flujo aerodinámico, cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente

La pérdida de energía es proporcional a la velocidad media. El perfil de velocidades tiene forma de une parábola, donde la velocidad máxima se encuentra en el eje del tubo y la velocidad es igual a cero en le pared del tubo.

Se da en fluidos con velocidades bajas o viscosidades altas, cuando se cumple que el número de Reynolds es inferior a 2300. Más allá de este número, será un flujo turbulento.

La ley de Newton de la viscosidad es la que rige el flujo luminar:

Esta ley establece la relación existente entre el esfuerzo cortante y la rapidez de deformación angular, La acción de la viscosidad puede amortiguar cualquier tendencia turbulenta que pueda ocurrir en el flujo laminar En situaciones que involucren combinaciones de baja viscosidad, alta velocidad o grandes caudales, el flujo laminar no es estable, lo que hace que se transforme en flujo turbulento.

Flujo transitorio:

El flujo laminar se transforma en turbulento en un proceso conocido como transición; a medida que asciende el flujo laminar se convierte en inestable por mecanismos que no Se comprenden totalmente. Estas inestabilidades crecen y el flujo se hace turbulento.

Flujo turbulento:

Al aumentar el gradiente de velocidad se incrementa la fricción entre partículas vecinas al fluido y estas adquieren una energía de rotación apreciable, la viscosidad pierde su efecto y debido a la rotación las partículas cambian de trayectoria. A estos flujos se les conoce como flujo turbulento pues poseen un movimiento desordenado. Este se caracteriza por fluctuaciones al azar en la velocidad del fluido y por un mezclado intenso. El patrón desordenado de burbujas cercanas a la parte inferior de la pared del canal es el resultado del mezclado del flujo turbulento en esa zona.

El número de Reynolds (Re):

Es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido. El número de Reynolds relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos. Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos casos relacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande).

Para un fluido que circuía por el interior de una tubería circular recta, el número de Reynolds viene dado por:

O equivalente a:

Dónde:

ρ: Densidad del fluido

s: Velocidad característica del fluido:

D: Diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido o longitud característica del sistema

μ: Viscosidad dinámica del fluido

υ: Viscosidad cinemática del fluido

Además el número de Reynolds permite predecir el carácter turbulento o laminar en ciertos casos.

Según otros autores:

Para valores de Re ≤2000 el flujo se mantiene estacionario y se comporta como si estuviera formado por láminas delgadas, que interactúan sólo en función de los esfuerzos tangenciales existentes. Por eso a este flujo se le llama flujo laminar. El colorante introducido en el flujo se mueve siguiendo uno delgado línea paralelo a las paredes del tubo.

Para valores de 2 000 ≤ Re ≤2300 la línea del colorante pierde

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