preparacion de probetas metalograficas

UNIVERSIDAD DEL CAUCA
DEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA

V.1
PRÁCTICA V

V
V.1

ESTUDIO DEL RÉGIMEN DE FLUJO

OBJETIVOS

Visualizar el comportamiento del flujo para varios regímenes de flujo.
V.2

GENERALIDADES

Se entiende como régimen de flujo, la forma como se comporta el movimiento de un fluido
a lo largo de un conducto. Osborne Reynolds realizó en 1883 muchos experimentos con elfin de determinar las leyes de resistencia en tuberías. Introduciendo un filete coloreado
dentro del flujo de agua en un tubo de vidrio, observó que existen dos tipos diferentes de
movimiento a los cuales llamó: laminar y turbulento.

Figura V.1

Esquematización del dispositivo que utilizó Osborne Reynolds para sus
experimentos. Modificado de Saldarriaga, 1998.

V.2.1 Régimen de flujolaminar
El movimiento de las partículas líquidas se realiza en forma ordenada sin entrecortarse las
líneas de corriente, presentando las siguientes características:
Existe rozamiento entre el fluido y paredes del conducto pero no entre las partículas
del fluido.
No hay intercambio de energía entre las líneas de corriente.
Son muy importantes los esfuerzos viscosos
Se presenta para flujos convelocidades bajas.
La distribución vertical de la velocidad a través de la sección del conducto es de
forma parabólica. Ecuaciones (V.1) y (V.2).
La pérdida de carga por fricción unitaria es proporcional a la velocidad de flujo
elevada a la primera potencia, dada por la expresión de Poiseuille, ecuación (V.3).
El esfuerzo cortante es proporcional al gradiente de velocidad, ecuación (V.4)UNIVERSIDAD DEL CAUCA
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Vy

V

Sf

gS f

gS f R 2

hf
L

(V.1)

(V.2)

8

dv
dy

Vy
y
V
Sf
hf
L
D

y2
4

Ry

V.2

32 V
gD 2

dv
dy

(V.3)

(V.4)

: velocidad de flujo en cualquier punto de una vertical.
: distancia desde las paredes del conducto.
: velocidad media de flujo
: gradiente hidráulico.
: pérdida de carga.
:longitud de la tubería.
: diámetro de la tubería.
: viscosidad dinámica del fluido.
: esfuerzo cortante.
: densidad del fluido.
: viscosidad cinemática del fluido.

Figura V.2

Esquematización del experimento de Osborne Reynolds en régimen de flujo
laminar. La tinta no se mezcla. Modificado de Saldarriaga, 1998.

V.2.2 Régimen de flujo turbulento
El movimiento de las partículaslíquidas se realiza siguiendo trayectorias muy irregulares o
desordenadas, presentando las siguientes características:
Existe fricción entre fluido y pared del conducto y entre partículas del fluido.
Las líneas de corriente se entremezclan presentando transferencia de energía entre
las partículas líquidas, Figura V.3.
Se presenta para flujos con velocidades altas.
La disipación de energía sepresenta por la turbulencia del flujo.

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V.3

La distribución de la velocidad a través de la sección del conducto es de forma
logarítmica.
Para un mismo punto dentro de la sección del conducto, existen pulsaciones de la
velocidad.
La pérdida de carga por fricción unitaria es proporcional a la velocidad de flujo
elevada a una potencia entre1.7 y 2. Usualmente se utiliza la expresión de Darcy
Weisbach, ecuación (V.7), en donde la velocidad está a una potencia de 2.
15 y
a

Vy

5.75V Log

V

5.75 gRS f Log

Sf

hf
L

(V.5)
6R
a

fV 2
2 gD

(V.6)

(V.7)

donde las variables tienen el mismo significado que para flujo laminar y f es el factor de
fricción de la tubería y a es un coeficiente que depende delcomportamiento hidráulico del
conducto, cuyo significado se ampliará en la práctica de Variación Vertical de la
Velocidad.

Figura V.3

Esquematización del experimento de Osborne Reynolds en régimen
turbulento. Mezcla agua – tinta. Modificado de Saldarriaga, 1998.

Experimentando con tuberías de diferentes diámetros y con agua a diferentes temperaturas,
Reynolds pudo establecer un...