Clasificación del flujo como laminar o turbulento

Clasificación del flujo como laminar o turbulento
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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 impedirla 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 la 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 partículasque 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.
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.  Al pasar de unas trayectorias a otras, las partículas chocan entre sí y cambian de rumbo en forma errática.  Éste tipo de flujo se denomina "turbulento".
El flujo "turbulento" se caracteriza porque:
• Las partículas del fluido no se mueven siguiendo trayectorias  definidas.
• La acción dela viscosidad es despreciable.
• Las partículas del fluido poseen energía de rotación apreciable, y se mueven en forma errática chocando unas con otras.
• Al entrar las partículas  de fluido a capas de diferente velocidad, su momento lineal aumenta o disminuye, y el de las partículas vecina la hacen en forma contraria.
Cuando las fuerzas de inercia del fluido en movimiento son muybajas, la viscosidad es la fuerza dominante y el flujo es laminar.  Cuando predominan las fuerzas de inercia el flujo es turbulento. Osborne Reynolds estableció una relación que permite establecer el tipo de flujo que posee un determinado problema.
|[pic] |Para números de Reynolds bajos el flujo es laminar, y para valores altos el flujo es |
||turbulento.    O. Reynolds, mediante un aparato sencillo fue el primero en demostrar |
| |experimentalmente la existencia de estos dos tipos de flujo. |
| |Mediante colorantes agregados al agua  en movimiento demostró  que en el flujo |
||laminar las partículas de agua y colorante se mueven siguiendo trayectorias definidas|
| |sin mezclarse, en cambio en el flujo turbulento las partículas de tinta se mezclan |
| |rápidamente con el agua. |
||Experimentalmente se ha encontrado que en tubos de sección circular  cuando el número|
| |de Reynolds pasa de 2400 se inicia la turbulencia en la zona central del tubo, sin |
| |embargo este límite es muy variable   y depende de las condiciones de quietud  del |
||conjunto .  Para números de Reynolds mayores de 4000 el flujo es turbulento. |

Al descender la velocidad se encuentra que para números de Reynolds  menores de 2100 el flujo es siempre laminar, y cualquier turbulencia es   que se produzca es eliminada  por la acción de la viscosidad.
El paso de flujo laminar a turbulento es un fenómeno gradual, inicialmente se produce turbulencia en...