reynolds

Marco teórico:
Los diferentes regímenes de flujo y la asignación de valores numéricos para cada uno fueron reportados por primera vez por Osborne Reynolds en 1883. (Universidad Iberoamericana, 2008)
En este caso en el presente trabajo vamos a caracterizar lo que se conoce como flujo laminar o turbulento, esto se da cuando entre dos partículas existe gradiente de velocidad, o sea una que semueve 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 impedir la 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 partículas que 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 partículaschocan entre sí y cambian de rumbo en forma errática.  Éste tipo de flujo se denomina "turbulento".
En resumen, cuando un líquido fluye en un tubo y su velocidad es baja, fluye en líneas paralelas a lo largo del eje del tubo; a este régimen se le conoce como “flujo laminar”. Conforme aumenta la velocidad y se alcanza la llamada “velocidad crítica”, el flujo se dispersa hasta que adquiere un movimientode torbellino en el que se forman corrientes cruzadas y remolinos; a este régimen se le conoce como “flujo turbulento” (ver la Figura). El paso de régimen laminar a turbulento no es inmediato, sino que existe un comportamiento intermedio indefinido que se conoce como “régimen de transición”.


Figura 1: Flujo laminar y flujo turbulento.
El flujo "turbulento" se caracteriza porque:
Laspartículas del fluido no se mueven siguiendo trayectorias  definidas.
La acción de la 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 muy bajas, 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.
Reynolds observó que el tipo de flujo adquirido por un líquido que fluye dentro de unatubería depende de la velocidad del líquido, el diámetro de la tubería y de algunas propiedades físicas del fluido.
Así el número de Reynolds es un número adimensional que relaciona las propiedades físicas del fluido, su velocidad y la geometría del ducto por el que fluye y está dado por:


Dónde: ρ: densidad del fluido (kg/m3)
V: velocidad media (m/s)
D: diámetro interno del tubo (m)μ: viscosidad absoluta o dinámica del fluido (kg/m.s)
ν: viscosidad cinemática del fluido (m2/s)
Para un mismo valor de este número el flujo posee idénticas características cualquiera que sea la tubería o el fluido que circule por ella. Si R es menor de 2.100 el flujo a través de la tubería es siempre laminar; cuando los valores son superiores a 3.000 el flujo es turbulento. Entre estos dos...