Fenómenos de flujo de fluidos Unidad II Fenómenos de flujo de fluidos

Fluidos Sustancia que se deforma continuamente bajo la acción de un esfuerzo cortante. En ausencia de éste, no existe deformación. Los fluidos se pueden clasificar en forma general, según la relación que existe entre el esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformación resultante. Aquellos fluidos donde el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la rapidez de deformación se denominan fluidos NEWTONIANOS. La mayor parte de los fluidos comunes como el agua, el aire, y la gasolina son prácticamente newtonianos bajo condiciones normales. El término NO NEWTONIANO se utiliza para clasificar todos los fluidos donde el esfuerzo cortante no es directamente proporcional a la rapidez de deformación.

Clasificación de fluidos

CLASIFICACIÓN DE LOS FLUIDOS   En 1883 Osborne REYNOLDS (1842-1912) realizó un experimento que sirvió para poner en evidencia las diferencias entre flujo laminar y flujo turbulento

EJEMPLO DE BANCO DE FLUJO LAMINAR Ha sido diseñado para simular un flujo ideal de fluido, y para ofrecer una visualización clara de los patrones de flujo creados usando agua como fluido de trabajo.

Régimen de flujo a través de tuberías Experimento de Osborne Reynolds: Tres regímenes de flujo Laminar, transición y turbulento Laminar Transición Turbulento

Número de Reynolds, flujo laminar y flujo turbulento Cuando un fluido fluye en capas de manera uniforme y regular, se está en presencia de un flujo laminar; por el contrario, cuando se aumenta la velocidad de flujo se alcanza un punto en que el flujo ya no es ni uniforme ni regular, por lo que se está ante un flujo turbulento.

El Número de Reynolds Osborne Reynolds demostró experimentalmente que el carácter del flujo en un conducto depende de: la densidad del fluido, la viscosidad del fluido, del diámetro del conducto y de la velocidad media del fluido. Reynolds predijo si un flujo es laminar o turbulento a través de un número adimensional, el Número de Reynolds (NR)

Número de Reynolds Re = v x d   Es la medida de la tendencia a la turbulencia . Dónde: v=velocidad (cm/seg) d=diámetro (cm) =viscosidad (poises) =densidad Re = v x d  

Regímenes de los fluidos Fluido laminar Se caracteriza por el deslizamiento de capas cilíndricas concéntricas una sobre otra de manera ordenada. La velocidad de fluido es máxima en el eje de la tubería y disminuye rápidamente hasta hacerse cero en la pared de la tubería. Su número de Reynolds es: Re ≤ 2000 Laminar

Regímenes de los fluidos Fluido turbulento Se caracteriza por un movimiento irregular e indeterminado de las partículas del fluido en direcciones transversales a la dirección principal de flujo. La distribución de velocidades es más uniforme a través del diámetro de la tubería Su número de Reynolds es: Re ≥ 4000 Turbulento

El Número de Reynolds Los flujos que tienen un número de Reynolds grande, típicamente debido a una alta velocidad o a una baja viscosidad, o ambas, tienden a ser turbulentos. Aquellos fluidos que poseen una alta viscosidad y/o que se mueven a bajas velocidades tendrán un número de Reynolds pequeño y tenderán a ser laminares. Si NR < 2000 el flujo es laminar Si NR > 4000 el flujo es turbulento Para números de Reynolds comprendidos entre 2000 y 4000 es imposible predecir el tipo de flujo, por lo que dicho intervalo se conoce como región crítica

Flujo sanguíneo Determinado por dos factores: Gradiente de presión Resistencia impedimento de la sangre para fluir a través del vaso diferencia de presiones entre los extremos del vaso

Flujo sanguíneo P2 P1 Gradiente de presión Resistencia vascular Flujo

Flujo Laminar Cuando sangre fluye a velocidad constante a través de un vaso liso y largo, lo hace a corrientes continuas, permaneciendo con capa de sangre la misma distancia de la pared. Además: porción central de la sangre permanece en la porción central del vaso.

Incremento de velocidad Flujo Laminar La velocidad del centro del vaso es mucho más alta que la de las paredes externas : Perfil Parabólico Para La Velocidad Del Flujo Laminar Incremento de velocidad

Flujo Laminar Moléculas del líquido que tocan la pared apenas se mueven por la adherencia a la pared del vaso. La siguiente capa se desliza sobre ésta y así sucesivamente. Por tanto, líquido de la mitad del vaso y la pared vascular y cada capa más céntrica fluye con mas rapidez que la capa previa.

Flujo Turbulento Se da cuando.... Cuando velocidad de flujo es muy alta Cuando hay obstrucción en vaso Cuando se hace un giro brusco Cuando sangre pasa por superficie rugosa

Flujo Turbulento Significa que la sangre fluye tanto transversalmente como a lo largo del vaso, formando espirales en sangre llamados corrientes de remolino. Resistencia aumenta ya que hay mayor fricción global del flujo del vaso (en corrientes de remolinos).

Tarea: Número de Reynolds Buscar valores de Número de Reynolds en venas, capilares, arterias, etc