Mesa De Flujo Laminar

MESA DE FLUJO LAMINAR

INTRODUCCION
En este experimento se visualizará el cambio de dirección y forma que obtienen las líneas de corriente de un flujo laminar cuando se presenta al mismo tiempo un flujo fuente, un sumidero o los dos al mismo tiempo. En este caso se despreciará la viscosidad para solucionar las ecuaciones del flujo potencial, de manera que será considerado como un flujo ideal.Los patrones de flujo ya sea uniforme, fuente o sumidero; satisfacen la ecuación de Laplace, así como su combinación lineal también da un flujo potencial (superposición).

TEORIA
Se llama flujo laminar o corriente laminar, al movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula defluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente. En flujos laminares el mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular.
El flujo laminar es típico de fluidos a velocidades bajas o viscosidades altas, mientras fluidos de viscosidad baja, velocidad alta o grandes caudales suelen ser turbulentos. El número de Reynolds es un parámetro adimensional importante en lasecuaciones que describen en qué condiciones el flujo será laminar o turbulento. En el caso de fluido que se mueve en un tubo de sección circular, el flujo persistente será laminar por debajo de un número de Reynolds crítico de aproximadamente 2040. Para números de Reynolds más altos, el flujo turbulento puede sostenerse de forma indefinida. Sin embargo, el número de Reynolds que delimita flujoturbulento y laminar depende de la geometría del sistema y además la transición de flujo laminar a turbulento es en general sensible a ruido e imperfecciones en el sistema.
El perfil laminar de velocidades en una tubería tiene forma de una parábola (Fig. 1), donde la velocidad máxima se encuentra en el eje del tubo y la velocidad es igual a cero en la pared del tubo. En este caso, la pérdida de energíaes proporcional a la velocidad media, mucho menor que en el caso de flujo turbulento.

Fig. 1

EQUIPO

El mueble, íntegramente de acero y la zona mojada de fibra de vidrio, conforman una construcción robusta que puede ser nivelada mediante 4 tornillos. Tiene una poza aspiradora a la entrada y a la salida del agua por un vertedero rectangular de arista viva que se usa para la cuantificacióndel caudal.
El flujo laminar está conformado entre dos láminas de vidrio paralelas siendo el inferior cuadriculado con fines de referencia, los flujos se hacen evidentes con la inyección de un colorante por intermedio de agujas hipodérmicas.
Los diferentes patrones de flujo se logran activando unos orificios ubicados en el vidrio inferior que pueden actuar ya sea como fuentes o sumideros según seutilicen las válvulas correspondientes que estén instalados conformando bancos de válvulas convenientemente identificados.
En esta mesa se deben tener en cuenta tres aspectos muy importantes: las velocidades son constantes, es un flujo plano y la más importante es que es un flujo sin viscosidad.

Foto 1

PROCEDIMIENTO DEL EXPERIMENTO

* El experimento se inicia cuando abrimos la llavedel agua, donde este ocupara el espacio que existe entre las dos placas de vidrio, siendo esta distancia muy pequeña. A través del agua se realizará todo el experimento. Observar Foto 2.

Foto 2

* Se vierte el colorante en un recipiente, el cual por medio de conductos, llevará el líquido de color hasta las jeringas y así simular las líneas de corriente. Observar Foto 3.

Foto 3

* Seabren las llaves para generar los flujos fuente o sumideros según las formas que se quieran obtener en las líneas de corriente. Observar Foto 4.

Foto 4

* Se sugiere realizar las experiencias de visualización del clásico experimento de hele Shaw en flujo uniforme, la obtención de un doblete y la obtención del óvalo de Rankine.

CUESTIONARIO

Flujo uniforme: Es aquel en que todas las...