Flujo laminar y turbulento Abril Lizet Aviña Hermosillo13300391 Diana Valeria González Ruvalcaba 13300496 Edma Jeaneth Jiménez García 13300522 José Alfredo Ocegueda Sánchez 13300592 Osiel Antonio Castillo Cruz 13300418 4E2 T/M 24 de febrero de 2015

Introducción En la siguiente presentación, se mostrará una parte de la historia de los fluidos y el estudio de su comportamiento; además se definirán los conceptos de flujo laminar y turbulento, mediante recursos gráficos y ejemplos cotidianos en los que están presentes. Por último se presentarán las conclusiones, las referencias y las preguntas de repaso.

Antecedentes Los primeros experimentos documentados del comportamiento de fluidos de baja velocidad a través de tuberías se realizaron por Poiseuille y Gotthilf Heinrich Ludwig Hagen. Posteriormente Navier intentó incluir los efectos de la viscosidad en ecuaciones matemáticas. Sir George Gabriel Stokes perfeccionó las ecuaciones básicas para los fluidos viscosos incompresibles y actualmente se les conoce como ecuaciones de Navier-Stokes.

Antecedentes En 1883 Osborne Reynolds demostró la diferencia básica entre los dos tipos de flujo con un experimento: inyectó un delgado chorro de tinta en medio del flujo de agua a través de un tubo transparente. También determinó que la transición del flujo laminar al turbulento era función de un único parámetro el “número de Reynolds”. Menor de 2000 - flujo será laminar; Mayor a 4000 – flujo turbulento.

Desarrollo del Tema Flujo laminar y turbulento

Flujo laminar o de Poiseuille Es aquel en el que el movimiento de las partículas tiene solamente el sentido y la dirección del movimiento principal del fluído. 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.

Flujo laminar o de Poiseuille Se dice que este flujo es aerodinámico. Ocurre a velocidades relativamente bajas o viscosidades altas.

Ejemplos del flujo laminar. Ejemplos en donde se puede presentar son: En un conducto cerrado trabajando a presión (tubería). En un conducto abierto (canal). Campanas de flujo laminar.

Ejemplos del flujo laminar.

Flujo turbulento. En el flujo turbulento las partículas se mueven en trayectorias irregulares, que no son suaves ni fijas. El flujo es turbulento si las fuerzas viscosas son débiles en relación con las fuerzas inerciales.

Flujo turbulento. La turbulencia según la definición de Taylor y Von Kárman, se produce por el paso del fluido sobre superficies de frontera, o por el flujo de capas de fluido, a diferentes velocidades que se mueven una encima de la otra.

Tipos de turbulencia. Turbulencia de pared: generada por efectos viscosos debida a la existencia de paredes. Turbulencia libre: producida en la ausencia de pared y generada por el movimiento de capas de fluido a diferentes velocidades.

VS Tipos de turbulencia. En el caso del sistema vascular los elementos celulares que se encuentran en sangre son desplazados tanto más fuertemente hacia el centro cuanto mayor sea su tamaño. En la circulación sanguínea en regiones con curvaturas pronunciadas, en regiones estrechadas o en bifurcaciones, con valores por encima de 400, aparecen remolinos locales en las capas limítrofes de la corriente. Cuando se llega a 2000-2400 el flujo es totalmente turbulento. Aunque la aparición de turbulencias no es deseable por el riesgo que tienen de producir coágulos sanguíneos, se pueden utilizar como procedimientos diagnósticos, ya que mientras el flujo laminar es silencioso, el turbulento genera ruidos audibles a través de un estetoscopio. 14

Tipos de turbulencia.

Energía mecánica acorde al tipo de flujo. La energía mecánica mientras se mantiene dentro de un flujo va disminuyendo acorde a si es turbulento o laminar; en el flujo turbulento la pérdida de energía varía aproximadamente con el cuadrado de la velocidad, mientras que en el laminar varía linealmente acorde a la velocidad del fluido.

Conclusiones Con la información recaudada se concluyó que, gracias a experimentos e investigaciones realizados, se sabe que existen dos tipos de flujo: laminar y turbulento (dependientes de su velocidad y viscosidad), esto es de gran importancia ya que permite dar una correcta y eficaz aplicación a cada tipo de fluido para generar así un mayor aprovechamiento en los procesos a los que son aplicados.

Referencias Bibliográficas la guia 2000. (Septiembre de 2006). Recuperado el 24 de Febrero de 2015, de http://fisica.laguia2000.com/dinamica-clasica/flujo- laminar-y-flujo-turbulento Fisicanet. (s.f.). Recuperado el 24 de Febrero de 2015, de http://www.fisicanet.com.ar/fisica/dinamica_fluidos/ap01_hidrodi namica.php Universidad Politécnica de Madrid. (27 de Marzo de 2012). Resistencia de fluídos. Madrid, España. Recuperado el 24 de febrero del 2015.

Referencias Bibliográficas la guia 2000. (Septiembre de 2006). Recuperado el 24 de Febrero de 2015, de http://fisica.laguia2000.com/dinamica-clasica/flujo-laminar-y-flujo-turbulento Fisicanet. (s.f.). Recuperado el 24 de Febrero de 2015, de http://www.fisicanet.com.ar/fisica/dinamica_fluidos/ap01_hidrodinamica.php Mott, R. L. (2006). Mecánica de fluídos aplicada. Pearson. Recuperado el 24 de febrero de 2015.

Preguntas de repaso ¿Quién realizó los primeros experimentos del comportamiento de los fluidos? ¿Qué hicieron Navier y George Stokes? ¿Qué sucedió en1883? -Poiseuille y Gotthilf Heinrich Ludwig Hagen. -Incluyeron los efectos de la viscosidad en ecuaciones matemáticas. -Osborne Reynolds demostró la diferencia básica entre los dos tipos de flujo.

Preguntas de repaso ¿Qué característica define al flujo turbulento? ¿Cuál es la característica que define al flujo laminar? ¿Cómo se ve afectada la perdida de energía en cada flujo? - Las partículas se mueven en trayectorias irregulares, no son suaves ni fijas. -Las partículas tienen el sentido y la dirección del fluido. -En el flujo turbulento varía aproximadamente de acuerdo al cuadrado de la velocidad del fluido y en el laminar varía linealmente con la velocidad

Preguntas de repaso ¿ Qué flujo se tiene a mayor fuerza inercial? ¿Qué flujo se tiene a mayor fuerza de viscosidad? ¿Qué tipo de flujo es el que interviene cuando se hace volar un avión? -Turbulento. -Laminar. -Laminar.