1FLUJO LAMINAR.

Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido. Se llama flujo laminar o corriente laminar, al movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente. En flujos laminares el mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular.

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.

El flujo laminar es típico de fluidos a velocidades bajas o viscosidades altas, mientras fluidos de viscosidad baja, velocidad alta o grandes caudales suelen ser turbulentos.

.Se llama flujo laminar o corriente laminar, al tipo de movimiento de un 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 sección 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 ley de Newton de la viscosidad es la que rige el flujo laminar.

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 TURBULENTO.

Flujo turbulento: Este tipo de flujo es el que mas se presenta en la practica de ingeniería. En este tipo de flujo las partículas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es decir, en trayectorias muy irregulares sin seguir un orden establecido, ocasionando la transferencia de cantidad de movimiento de una porción de fluido a otra, de modo similar a la transferencia de cantidad de movimiento molecular pero a una escala mayor.

2Factores que hacen que un flujo se torne turbulento:

La alta rugosidad superficial de la superficie de contacto con el flujo, sobre todo cerca del borde de ataque y a altas velocidades, irrumpe en la zona laminar de flujo y lo vuelve turbulento.

Alta turbulencia en el flujo de entrada. En particular para pruebas en túneles de viento, hace que los resultados nunca sean iguales entre dos túneles diferentes.

Gradientes de presión adversos como los que se generan en cuerpos gruesos, penetran por atrás el flujo y a medida que se desplazan hacia delante lo "arrancan".

Calentamiento de la superficie por el fluido, asociado y derivado del concepto de entropía, si la superficie de contacto está muy caliente, transmitirá esa energía al fluido y si esta transferencia es lo suficientemente grande se pasará a flujo turbulento.

EL NUMERO DE REYNOLD

el Número de Reynolds se definió como la relación existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas (o de rozamiento).

 Este número es adimensional y puede utilizarse para definir las características del flujo dentro de una tubería.

El número de Reynolds (Re) es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos para caracterizar el movimiento de un fluido.

Relaciona la fuerza de inercia y fuerza de viscosidad. Para calcular el  número de Retenemos la siguiente ecuación:

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PERDIDA DE CARGAS

La pérdida de carga en una tubería o canal, es la pérdida de energía dinámica del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de unaválvula, etc.

Una de las fórmulas más exactas para cálculos hidráulicos es la de Darcy-Weisbach se puede utilizar para el cálculo de la pérdida de carga en tuberías de fundición. La fórmula original es:

h = f *(L / D) * (v2 / 2g)

En donde:

h: pérdida de carga o de energía (m) f: coeficiente de fricción (adimensional) L: longitud de la tubería (m) D: diámetro interno de la tubería (m) v: velocidad media (m/s) g: aceleración de la gravedad (m/s2) Q: caudal (m3/s)

El coeficiente de fricción f es función del número de Reynolds (Re) y del coeficiente de rugosidad o rugosidad relativa de las paredes de la tubería (εr):

4f = f (Re, εr);      Re = D * v * ρ / μ;     εr = ε / D

ρ: densidad del agua (kg/m3). Consultar tabla. μ: viscosidad del agua (N�s/m2). Consultar tabla. ε: rugosidad absoluta de la tubería (m)

PRINCIPIO DE PASCAL.

Principio de Pascal: Toda presión aplicada en un punto del fluido se trasmite a todos los puntos del fluido.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Ley de Newton de la viscosidad: Fuerzas de viscosidad: fricción interna del fluido.

donde   es el coeficiente de viscosidad que depende del fluido. 

No todos los fluidos satisfacen exactamente esta ley (ejemplo: la sangre, el petróleo, suspensiones, pinturas, ...) que son fluidos no newtonianos; y su viscosidad depende del gradiente de la velocidad. 

COEFICIENTE DE FRICCION.

Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción, a la fuerza entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza perpendicular R entre ambas superficies no lo sea perfectamente, si no que forme un ángulo φ con la normal N (el ángulo de rozamiento). Por tanto, la fuerza resultante se compone de la fuerza normal N (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento F, paralela a las superficies en contacto.

La viscosidad es una medida de la resistencia de un fuido que está siendo deformado por una presión, una tensión tangencial o una combinación de tensiones internas. En términos generales, es la resistencia de un líquido a fluir, comúnmente dicho, es su "espesor". Viscosidad describe la resistencia interna de un líquido a fluir y puede ser pensado como una medida de la fricción del fluido. Así, el agua es "delgada", ya que tiene baja viscosidad, mientras que el aceite vegetal es "densa", con una mayor viscosidad. Todos los fluidos reales (excepto lossuperfluidos) tienen cierta resistencia a la tensión. Un fluido que no tiene

5resistencia al esfuerzo cortante se conoce como un fluido ideal o líquido no viscoso.

Por ejemplo, un magma de alta viscosidad creará un volcán alto, porque no se puede propagar hacia abajo con suficiente rapidez; la lava de baja viscosidad va a crear un volcán en escudo, que es grande y ancho. El estudio de la viscosidad se conoce como reología.

El modelo más simple de fluido viscoso lo constituyen los fluidos newtonianos en los cuales el vector tensión, debido al rozamiento entre unas capas de fluido y otras, viene dado por:

Donde:

, son las componentes de la velocidad.

 son las coordenadas cartesinas (x, y, z).

Para un flujo unidimensional la anterior ecuación se reduce a la conocida expresión:

TUBERIAS EQUIVALENTES.

Se dice que dos sistemas de tuberías son equivalentes si la misma perdida de carga produce igual flujo de descarga en ambos sistemas.

1 .16DISTRIBUCION DE FLUJO DE FLUIDOS EN TUBERIAS EN SERIE Y EN PARALELO.

En la solución de problemas de flujo de fluidos en tuberías, se dispone de sistemasque constan de mas de una tubería de diámetros diferentes ó de diámetros iguales yrugosidad diferentes arregladas en serie y/o en paralelo.

Sistemas de tuberías en serie.Cuando dos tuberías de diámetro o rugosidad diferentes conectan de modo que el fluido fluya por la tubería y luego por la otra, se dice que están conectadas en serie. La Fig. 1.20 ilustra un sistema típico de tuberías en serie, donde fluye un fluido de A a B, se ha simplificado a un sistema horizontal donde se desprecian las perdidas secundarias.

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.  Una so l a t ube r í a equ iva l en t e a un d i áme t ro e spec i f i c ado , pa r a e s t o s e c a l cu l a una longitud equivalente para cada tubería aplicando las ecuaciones de flujo, y luego se suman y se aplica una sola vez la ecuación de flujo.

Sistemas de tuberías en paralelo.Una combinación de dos o más tuberías conectadas como se muestra en la figura1.21, de modo que el flujo se divide entre las tuberías y luego se vuelve a unir, recibe el nombre de sistema de tuberías en paralelo.

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a) S i l a s t u b e r í a s s o n d e l a m i s m a l o n g i t u d , l a c a p a c i d a d t o t a l d e l f l u j o p u e d e s e r calculado por:

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REPRESENTACION GRAFICA DE FLUJO LAMINAR VS FLUJO TURBULENTO

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FLUJU TURBULENTO

FLUJO LAMINAR