onda

Sondas de velocidad

En 1883 Osborne Reynolds, un profesor de ingeniería británico, estudio las ecuaciones de movimiento para
un fluido, para tratar de determinar cuándo dos situaciones de flujo diferentes serían semejantes, Reynolds
dedujo que éstas serían similares si las ecuaciones diferenciales generales que describen el flujo son
idénticas, encontrando así el número de Reynolds, el cuales la razón de las fuerzas inerciales a las fuerzas
viscosas y está definido por:

Re =

ρu d
µ

donde u es la velocidad media del flujo, d el diámetro interior del conducto,
viscosidad dinámica.

ρ

es la densidad y

µ

es la

Para determinar la influencia de la variación del número de Reynolds sobre el flujo, Reynolds llevó a cabo
sus experimentos sobre el flujo de agua entubos de vidrio, con lo cual pudo observar que para flujos
pequeños la corriente de tinta se movía en línea recta en el tubo, mostrando que el flujo era laminar. Al
aumentar la velocidad media del flujo, el número de Reynolds aumentó, ya que de la definición del número
de Reynolds, este es directamente proporcional a la velocidad, llegando a la condición donde la corriente de
tinta oscilaba yse rompía repentinamente difundiéndose por todo el tubo, el flujo laminar había cambiado a
flujo turbulento.
El flujo laminar se define como aquel en el que el fluido se mueve en capas o láminas, deslizándose
suavemente una capa sobre otra capa adyacente con intercambio entre capas despreciable (intercambio por
difusión de masa). Cualquiera que sea la tendencia hacia la inestabilidad y laturbulencia, se amortigua por
fuerzas cortantes viscosas que resisten el movimiento relativo de las capas adyacentes. Sin embargo, en el
flujo turbulento, las partículas se mueven en forma errática, con un intercambio de cantidad de movimiento
en dirección transversal muy violento.

El comportamiento del flujo, ya sea laminar o turbulento es indicado por el número de Reynolds, el valor
críticoal cual se inicia la turbulencia depende del fenómeno que se este estudiando. Para el flujo en una
tubería circular, el flujo es laminar para un número de Reynolds menor a 2300, el flujo cambiará de laminar a
turbulento en los límites de los números de Reynolds de 2300 a 4200, el cual se conoce como flujo
transitorio, para un número de Reynolds mayor a los 4200 el flujo es turbulento.
En flujolaminar las pérdidas son directamente proporcionales a la velocidad promedio, mientras que en un
flujo turbulento las pérdidas son proporcionales a la velocidad elevada a una potencia que varía de 1.7 a 2.
La velocidad media de una región pequeña, o puntual, puede ser medida mediante diversos principios
físicos:
1) Trayectoria de partículas de flotabilidad neutra o flotantes.
2) Dispositivosmecánicos giratorios.
a) Anemómetro de copas ( fig. (a))

3)
4)
5)
6)

b) Rotor de Savonius (fig. (b))
c) Molinete (fig. (d))
d) Medidor de turbina (fig. (c))
Tubo de Pitót (fig. (g))
Medidor electromagnético.
Hilos y placas calientes (fig. (e) y (f))
Anemómetro de láser por efecto Doppler (fig. (h))

Para la práctica se utilizará el tubo de Pitót para medir las velocidades, elcual nos permite medir velocidades
de forma puntual, por lo que si se quiere saber la velocidad media, se tiene que hacer un promedio de las
velocidades en una determinada región.
Por encima de Red > 1000, el tubo de Pitót se comporta como si el fluido no tuviera viscosidad, y en este
caso la velocidad puede obtenerse según la ecuación de Bernoulli.
2

2

p0 u0
p u
+
+ z0 = s + s + z sρg 2 g
ρg 2 g
donde p0 es la presión de remanso, ps es la presión estática, u0 es la velocidad en el punto de remanso, us
es la velocidad en la toma de la presión estática, la cual es prácticamente la velocidad del fluido, z0 y zs son
las alturas del punto 0 y s, las cuales son prácticamente las mismas.

De la ecuación de Bernoulli se tiene que la velocidad en el punto de remanso es igual...