Flujo laminar y turbulento.pdf

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Conceptos Básicos Flujo laminar.laminar.- Estado estable bien ordenado de flujo de fluido en el que todos los pares de  partículas de fluido  adyacentes se mueven a lo largo unas de otras formando láminas. Un flujo que no es laminar es  turbulento  o en   transición  hacia la turbulencia, lo que ocurre a un   número de Reynolds  mayor que el crítico (para el flujo interno en una tubería circular es 2300) . Flujo turbulento.turbulento.- Estado desordenado e inestable de flujo de fluido  vorticial   que es inherentemente  y que contiene remolinos de un amplio rango de tamaños (o escalas). Los flujos turbulentos no-estacionario  y siempre son a   números de Reynolds   por arriba de un valor crítico   (para flujo interno en una tubería

circular es 4000)  que es grande en relación con 1. El proceso de corte a lo largo de superficie son mucho mayores y la pérdida de carga aumenta considerablemente en los flujos turbulentos, en comparación con los correspondientes flujos laminares. Número de Reynolds.Reynolds.- Es una estimación del orden de magnitud de la razón de los siguientes dos términos en la segunda segunda Ley de movimient movimiento o de Newton sobre sobre una región del flujo: el término término  inercial  (o de aceleración) sobre el término de fuerzas viscosas. La mayoría, mas no todos, los números de Reynolds se pueden escribir como una velocidad característica apropiada V multiplicada por una longitud característica L consistente con la velocidad V, y dividida entre la viscocidad cinemática ν  del fluido: Re=

 Fuerzas  Fuerzas inerciales Fuerzas viscosas

=

2 ∗L2  V  prom∗ L  V  prom∗L  ρ ∗ V  ∗ φ  V   ∗ φ  ρ ∗V  prom = = = = µ∗V  prom∗L µ ν  µ ν 

Posiblemente el número de Reynolds es el parámetro de similitud adimensional más importante en el análisis de flujo de fluido pues proporciona proporciona una estimación burda de la importancia importancia de la fuerza de fricción en el flujo global.

Observación 1.  Los siguentes números de Reynolds estan dado para flujo interno en tuberías circulares. 0 < Re < 1: 1:

Movimien Movimiento to laminar laminar «progresiv «progresivo» o» altamen altamente te viscoso. viscoso.

1 < Re < 100: Laminar, Laminar, altamente altamente dependiente dependiente del número número de Reynolds. Reynolds. 100 < Re < 10 3: Laminar, se usa la teoría de capa límite. 103 < Re < 104: Transición a flujo turbulento. 104 < Re < 106: Turbulento, moderadamente dependiente del número de Reynolds. 106 < Re <  ∞ : Turbulento, ligeramente dependiente del número de Reynolds.

Ecuación de Darcy-Weisbach. La ecuación de Darcy-Weisbach es una ecuación empírica que relaciona la pérdida de carga hidraúlica (o pérdida de presión) debido a la fricción a lo largo de una tubería, dada con la velocidad media del flujo del fluido. La ecuación obtiene obtiene su nombre nombre en honor al francés Henry Darcy y al alemán Julius Weisbac Weisbach h (ingenieros (ingenieros que proporcionaron proporcionaron las mayores mayores aportaciones aportaciones en el desarrollo de tal ecuación). ecuación). La ecuación no se debe confundir con el coeficiente de fricción  C f . Esta fórmula permite la evaluación apropiada del efecto de cada uno de los factores que inciden en la pérdida de energía en una tubería. Es una de las pocas expresiones que agrupan agrupan estos factores. factores. La ventaja ventaja de esta fórmula es que puede aplicarse a todos los tipos de flujo hidráulico (laminar, transicional y turbulento), debiendo debiendo el coeficiente coeficiente de fricción fricción tomar los valores adecuados, adecuados, según corresponda. corresponda. 1

Forma General de la Ecuación

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 L V  m h f  = f  ·  · φ 2g

Donde: hf  = pérdida de carga debida a la fricción. f  = factor de fricción de Darcy. L =  longitud de la tubería. φ =  diámetro de la tubería. V  m  = velocidad media del fluido.

g = aceleración de la gravedad.

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