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Páginas: 19 (4625 palabras) Publicado: 26 de octubre de 2013



A partir de varias experimentaciones e investigaciones se han desarrollado diversas ecuaciones para determinar pérdidas de energía en flujos de fluidos a causa de la fricción, todo esto partiendo de la determinación del número de Reynolds que permite establecer el tipo de un determinado flujo, pudiendo ser éste laminar o turbulento. Es así que los diferentes modelos matemáticos planteadoshan buscado adaptarse lo más posible a los diferentes tipos de flujos.
Determinación del número de Reynolds:
En 1840, G.H.L. Hagen había establecido los principios y diferencias de los dos tipos de flujo. Sin embargo, la correcta descripción y formulación sólo fue planteada entre 1880 y 1884 por Osborne Reynolds, de la Universidad de Cambridge, Inglaterra mediante un experimento realizado continta y agua fluyendo a través de un tubo de vidrio, mediante dicho experimento, Reynolds pudo determinar la existencia de los flujos laminar y turbulento.





Durante el experimento se pueden notar cuatro diferentes etapas:
a) Caudales bajos: La tinta no se mezcla con el agua.




b) Caudales intermedios: La tinta comienza a hacerse inestable.




c) Caudales altos: La tinta semezcla con el agua.


d) Caudales muy altos: El punto de mezcla de la tinta se estabiliza en un sitio cercano a la entrada.




Reynolds observa que al aumentar el caudal y la velocidad el punto de mezcla se mueve aguas arriba, eventualmente la zona de inestabilidad desaparece. Sin embargo, si sigue aumentando el caudal (Q), el desplazamiento del punto de mezcla llega hasta un máximo endonde se detiene, para todo Q hay una zona donde la tinta no se mezcla. Reynolds define los tipos de flujo de la siguiente forma:
Flujo laminar: Cuando la tinta no se mezcla. El flujo se mueve en capas sin intercambio de fluido entre ellas.
Flujo turbulento: Cuando la tinta se mezcla completamente. Se presenta intercambio de fluido entre las capas que se mueven a diferente velocidad. Laspartículas no tienen un vector velocidad muy definido. El flujo nunca es estacionario; se debe hablar de una velocidad promedio (flujo cuasi permanente).
Flujo en transición: Cuando el filamento de tinta comienza a hacerse inestable, con una forma ondulada manifiesta. El caudal para el cual este fenómeno empieza a ocurrir depende de las condiciones del experimento.
Reynolds repitió su experimento tantocon diferentes diámetros de tubería como fluidos, encontrando resultados similares. Esto lo llevó a pensar que el fenómeno debía estar relacionado con las mismas leyes físicas, llevándolo a considerar la similitud de la mecánica de fluidos.
De los resultados obtenidos de sus experimentaciones, Reynolds encontró un valor adimensional que permitía predecir el comportamiento de un determinado flujo,dicho valor se conoce como número de Reynolds en honor a su descubridor, el número de Reynolds se puede determinar con la expresión:

De donde se concluyó que:
Para valores de Re menores a 2000 se tiene flujo laminar.
Para valores de Re entre 2000 y 4000 se tiene la zona de transición.
Para valores de Re mayores a 4000 se tiene flujo turbulento.

Experimentos para determinar pérdidas porfricción en tuberías:
Una vez hallado el número de Reynolds se conocieron los diferentes tipos de flujos, pero se buscaba saber las pérdidas de energía debidas a la fricción en cada uno de ellos, es por ello que alrededor del año 1880 se supo que las pérdidas de energía se producían en forma diferente en flujos laminares y turbulentos, para ello se trató de cuantificar estas pérdidas experimentadocon diferentes aparatos.









Mediante este experimento se logró demostrar que la viscosidad de un fluido aumentaba conforme aumentaba su velocidad, aunque todavía era necesario establecer ecuaciones que permitieran determinar las pérdidas de energía por fricción.
En el siglo XIX hubo varios intentos por explicar el hecho de que las pérdidas de energía aumentaban a medida que...
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