fluidos

Subcapa laminar. Comportamiento hidrodinámico de tuberías.
Para el régimen turbulento, el estudio del coeficiente de fricción es más complicado. Fue iniciado por el investigador alemán LudwigPrandtl (1875-1953), quien expuso en 1904 su teoría de la capa límite, teoría que revolucionó la aeronáutica.
Si un cuerpo se moviera en el vacío o en el seno de un fluido no viscoso (μ = 0), laresistencia sería nula, por lo que el desplazamiento del cuerpo no consumiría energía. Al ser el agua y el aire fluidos poco viscosos, puede parecer que ofrecerán poca resistencia al cuerpo (por ejemplo, unavión o un submarino), pero no es así: la resistencia es grande.
Prandtl descubrió que existe una capa próxima al contorno, a veces muy delgada, donde tiene lugar todo el gradiente de velocidades, yaque la velocidad debe reducirse desde su valor inicial hasta anularse en la pared. Fuera de esta capa, el líquido se comporta como no viscoso.
En definitiva, la teoría de Prandtl postula que elestudio del movimiento de un líquido de pequeña viscosidad como el agua, podría asimilarse al de un líquido perfecto salvo en las proximidades de las paredes del conducto, en la cual se concentran losfenómenos de rozamiento y turbulencias y que denominó capa límite.
Por lo tanto, puesto que , aunque la viscosidad (μ) sea pequeña, el término , que representa el gradiente de velocidades, es muy grande,por lo que también lo será el esfuerzo cortante () en la pared.
Se comprueba experimentalmente que, en contacto con las paredes de la tubería, siempre persiste una delgada capa en que la capa límitees laminar, denominada subcapa laminar o capa viscosa, ya que al ser nula la velocidad del fluido en contacto con las paredes, el Re también debe disminuir hasta el valor cero. Por tanto, al irseparándonos de la pared el régimen es laminar hasta que Re aumenta lo suficiente como para que el régimen sea turbulento.
El conocimiento de la subcapa laminar es esencial para establecer el valor del...