fluidos

3. RESISTENCIA EN FLUIDOS

3. RESISTENCIA EN FLUIDOS
3.1 Introducción
3.2 Flujo Laminar y Flujo Turbulento
3.3 Número de Reynolds. Número Crítico
3.4 Paradoja de D’Alembert
3.5 Teoría de Capa Límite: Resistencia de Superficie
3.6 Capa Límite Laminar y Turbulenta
3.7 Desprendimiento de capa límite
3.8 Resistencia de Forma: Cuerpos romos y Contornos bien fuselados

2

3. RESISTENCIAEN FLUIDOS

3.1 Introducción
Cuando un cuerpo sólido se mueve en el seno de un fluido, se originan una serie de fuerzas
sobre dicho cuerpo. El origen de esas fuerzas se debe a la viscosidad del fluido y a la resultante
de las fuerzas debidas a las presiones normales a la superficie exterior del cuerpo sólido.
Por el principio de acción y reacción, el cuerpo ejerce sobre el fluido una fuerzaigual y de
sentido contrario a la que el fluido ejerce sobre el sólido. Es decir, el fenómeno de resistencia que
un sólido experimenta al moverse en un fluido es, fundamentalmente, igual al de la resistencia que
un fluido experimental al moverse en el interior de un sólido (como una tubería)
Fenómenos de la ingeniería sometidos a las mismas leyes:
a)
b)
c)
d)

Pérdidas de energía opérdidas de carga en conducciones cerradas
Flujo en conducciones abiertas o canales
Arrastre de un avión o vehículo terrestre
Navegación submarina

“a” y “b”

Ingeniería hidráulica, “c”

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aeronáutica, “d”

Ingeniería naval

6.2

3. RESISTENCIA EN FLUIDOS

3.2 Flujo Laminar y Flujo Turbulento
Flujo permanente
Flujo estacionario
Flujouniforme
Flujo no uniforme
Flujo Laminar
Flujo Turbulento

Análisis MACROSCÓPICO

Análisis MICROSCÓPICO

Régimen Laminar o de Poiseuille: el flujo tiene un
movimiento ordenado, en el que las partículas del fluido
se mueven en líneas paralelas (en capas), sin que se
produzca mezcla de materia entre las distintas capas.

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6.3

3. RESISTENCIA ENFLUIDOS

Régimen Turbulento o de Venturi: el flujo tiene un
movimiento caótico, desordenado con mezcla intensiva
entre las distintas capas.

En flujo laminar, prácticamente no existe mezcla del
fluido entre las capas.
En flujo turbulento, existe mucha mezcla, debido a que la
velocidad en cada punto no es constante. Dicha
velocidad presenta una fluctuación en el tiempo,
produciendo unaalta disipación de energía.
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6.4

3. RESISTENCIA EN FLUIDOS

Experimento para determinar el tipo de régimen; tubería cilíndrica de sección constante por la que
circula un fluido a cierta velocidad, se inyecta tinta en un punto central de la tubería:
Si el régimen es laminar, la tinta avanza con el agua como un fino hilo, mezclándose
lentamente conesta por fenómenos de transporte por difusión. La mezcla entre el agua y
la tinta es muy lenta. Esta situación se presenta para diámetros pequeños y velocidades
bajas del fluido.
A medida que aumenta la velocidad del flujo, llega un momento en que el régimen de
movimiento se vuelve turbulento. Cuando el régimen es turbulento, la tinta se mezcla de
forma inmediata con el agua, diluyéndose enésta.
Dependiendo del tipo de flujo, laminar o turbulento, las fuerzas de rozamiento que aparecen serán
de distintos tipos. En el caso de régimen laminar, las fuerzas que se ejercen entre las distintas
capas del fluido son tangentes a la dirección del movimiento. Por el contrario, cuando se está en
régimen turbulento aparece una segunda contribución a la fuerza de rozamiento debida a la
mezclaentre las distintas capas.

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6.5

3. RESISTENCIA EN FLUIDOS

El esfuerzo cortante que existe en un flujo turbulento se expresa:

τ = ηr ⋅
ηr
v

dv
dy

Viscosidad de remolino
Velocidad media en el

tiempo

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6.6

3. RESISTENCIA EN FLUIDOS

3.3 Número de Reynolds
El comportamiento de un...