Flujo laminar y turbulento

FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Analizar en forma comparativa las ecuaciones y valores deducidos experimentalmente y analíticamente para determinar las pérdidas de carga hidráulica que se presentan en una tubería lisa, cuando circula un fluido en ella para flujo laminar y turbulento.

OBJETIVOS ESPECIFICOS • Aplicar los conocimientos teóricos adquiridos en el cursode Hidráulica I (Cod. 1402)- UMNG, mediante esta práctica para el estudio de la fricción en una tubería lisa. • Confirmar la aplicabilidad de las expresiones teórico-experimentales para calcular las pérdidas de carga que se presentan en una tubería lisa, cuando circula a lo largo de ellas un fluido en condición laminar o turbulento. • Identificar el funcionamiento y manejo de la instalación conbase en la información suministrada para recolectar los datos necesarios en la realización de la práctica. • Encontrar las pérdidas de carga por fricción para un flujo en una conducción lisa utilizando diferentes ecuaciones. • Mecanizar el manejo de Diagrama de Moody. • Realizar el informe con base en los datos que han sido tomados en el laboratorio.

REGIMEN LAMINAR Y TURBULENTO. Un régimen eslaminar cuando considerando en ella capas fluidas, estas se deslizan unas respecto a otras con diferente velocidad. Este régimen se forma a velocidades bajas. Aquí no existen movimientos transversales ni torbellinos. El régimen es turbulento, cuando en el seno del fluido se forman remolinos. Esta turbulencia se puede formar de diferentes formas, ya sea por contacto con sólidos (turbulencia e pared9o por contacto con otras capas de fluidos (turbulencia libre). El flujo turbulento consiste en un conjunto de torbellinos de diferentes tamaños que coexisten en la corriente del fluido. Continuamente se forman torbellinos grandes que se rompen en otros más pequeños. El tiempo máximo del torbellino es del mismo orden que la dimensión mínima de la corriente turbulenta. Un torbellino cualquieraposee una cantidad definida de energía mecánica como si se tratase de una peonza. La energía de los torbellinos mayores procede de la energía potencial del flujo global del fluido. Desde un punto de vista energético la turbulencia es un proceso de transferencia, en el cual los torbellinos grandes, formados a partir del flujo global, transportan la energía de rotación a lo largo de una serie continuade torbellinos más pequeños. Por tanto estamos ante una consecuencia del teorema trabajo-energía. En una interfase solido-líquida la velocidad del fluido es cero y las velocidades cerca de la superficie son necesariamente pequeñas. El flujo en esta parte de la capa límite muy próximo a la superficie es laminar. A mayor distancia de la superficie, las velocidades del fluido pueden ser relativamentegrandes y en esta parte puede llegar hacerse turbulento.

Imagen Régimen Laminar

Imagen Régimen Turbulento FLUJO LAMINAR

Las partículas se desplazan siguiendo trayectorias paralelas, formando así en conjunto capas o láminas de ahí su nombre, el fluido se mueve sin que haya mezcla significativa de partículas de fluido vecinas. Este flujo se rige por la ley que relaciona la tensión cortantecon la velocidad de deformación angular La viscosidad del fluido es la magnitud física predominante y su acción amortigua cualquier tendencia a ser turbulento. El flujo puede depender del tiempo de forma significativa, como indica la salida de una sonda de velocidad que se observa en la figura a), o puede ser estable como en b) v(t)

t (a) flujo inestable v(t)

t (b) flujo estable

La razónpor la que un flujo puede ser laminar o turbulento tiene que ver con lo que pasa a partir de una pequeña alteración del flujo, una perturbación de los componentes de velocidad. Dicha alteración puede aumentar o disminuir. Cuando la perturbación en un flujo laminar aumenta, cuando el flujo es inestable, este puede cambiar a turbulento y si dicha perturbación disminuye el flujo continua laminar....