Expo flujo laminar
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CURSO:MECANICA DE FLUIDOS 1. DOCENTE:ING.MIRIAN SUCA CONDORI. INTEGRANTES: SERGIO RAMIRO LLERENA ORTEGA JANETH VANEZA COILA VILCA KAREN SILVIA VILCA NAIRA YANE MELENIA COASACA PAYEHUANCA JUAN DANIEL VALENCIA CHUQUIJA V SEMESTRE SECCION “A”
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CURSO:MECANICA DE FLUIDOS 1.
DOCENTE:ING.MIRIAN SUCA CONDORI.
INTEGRANTES:
SERGIO RAMIRO LLERENA ORTEGA
JANETH VANEZA COILA VILCA
KAREN SILVIA VILCA NAIRA
YANE MELENIA COASACA PAYEHUANCA
JUAN DANIEL VALENCIA CHUQUIJA
V SEMESTRE SECCION “A”
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 de fluido sigue una trayectoria
suave, llamada línea de corriente. En flujos
laminares el mecanismo de transporte lateral es
exclusivamente molecular. Se puede presentar en
las duchas eléctricas vemos que tienen líneas
paralelas.
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.
Las partículas se desplazan siguiendo trayectorias paralelas, formando así en conjunto capas o láminas de ahí su nombre, el fluido se mueve sin que haya mezcla significativa de partículas de fluido vecinas. Este flujo se rige por la ley que relaciona la tensión cortante con la velocidad de deformación angular.
La viscosidad del fluido es la magnitud física predominante y su acción amortigua cualquier tendencia a ser turbulento.
El flujo puede depender del tiempo de forma significativa, como indica la salida de una sonda de velocidad que se observa en la figura a), o puede ser estable como en b)
(a) flujo inestable (b) flujo establet
V(t)V(t)
t
La razón por la que un flujo puede ser laminar o turbulento tiene
que ver con lo que pasa a partir de una pequeña alteración del
flujo, una perturbación de los componentes de velocidad. Dicha
alteración puede aumentar o disminuir. Cuando la perturbación
en un flujo laminar aumenta, cuando el flujo es inestable, este
puede cambiar a turbulento y si dicha perturbación disminuye el
flujo continua laminar.
Existen tres parámetros físicos que describen las condiciones de
flujo, estos son:
•Escala de longitud del campo de flujo. Si es bastante grande ,
una perturbación del flujo podría aumentar y el flujo podría
volverse turbulento.
•Escala de velocidad. Si es bastante grande podría se turbulento
el flujo.
•Viscosidad cinemática. Si es pequeña el flujo puede ser
turbulento.
Los parámetros se combinan en un parámetro
llamado número de Reynolds:
𝑅𝐸= 𝑉𝐿
𝑣
V = Velocidad
L = Longitud
v = Viscosidad cinemática
Un flujo puede ser también laminar y turbulento
intermitentemente, esto puede ocurrir cuando Re se
aproxima a un número de Re crítico, por ejemplo e
un tubo el Re crítico es 2000, puesto que Re
menores que este son todos para flujos laminares.
El número de Reynolds es un parámetro adimensional
importante en las ecuaciones que describen en que condiciones
el flujo será laminar o turbulento.
Para números de Reynolds más altos el flujo turbulento puede
sostenerse de forma indefinida. Sin embargo, el número de
Reynolds que delimita flujo turbulento 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.
En el caso de flujo laminar el factor de fricción depende
únicamente del número de Reynolds. Para flujo turbulento, el
factor de fricción depende tanto del número de Reynolds como
de la rugosidad relativa de la tubería.
El número de Reynolds (Re) es un número adimensional utilizado
en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de
transporte para caracterizar el movimiento de un fluido. El
concepto fue introducido por George Gabriel Stokes en 1851,2
pero el número de Reynolds fue nombrado por Osborne Reynolds
(1842-1912), quien popularizó su uso en 1883.
Si el número de Reynolds es menor de 2100 el flujo será laminar y si
es mayor de 3000 el flujo será turbulento. El mecanismo y muchas
de las razones por las cuales un flujo es laminar o turbulento es
todavía hoy objeto de especulación.
Para valores de RE<2000 (para flujo interno en tuberías
circulares) el flujo se mantiene estacionario y se comporta como
si estuviera formado por láminas delgadas, que interactúan sólo
en función de los esfuerzos tangenciales existentes. Por eso a
este flujo se le llama flujo laminar. El colorante introducido en el
flujo se mueve siguiendo una delgada línea paralela a las paredes
del tubo.
Para valores de 2000≤RE≤3000 (para flujo interno en tuberías
circulares) la línea del colorante pierde estabilidad formando
pequeñas ondulaciones variables en el tiempo, manteniéndose sin
embargo delgada. Este régimen se denomina de transición.
Para valores de RE≥3000 , (para flujo interno en tuberías
circulares) después de un pequeño tramo inicial con oscilaciones
variables, el colorante tiende a difundirse en todo el flujo.
En canales abiertos los valores del número de
Reynolds que determinan el flujo laminar son
menores de 2000, también puede existir flujo
laminar con R mayores de 10000.
𝑅 =4𝑅ℎ ∗ 𝑉
𝑣Rh = radio hidráulico
El flujo laminar es más predecible, y existen varias
leyes que describen su comportamiento. Su nombre
obedece a que las moléculas parecen desplazarse en
láminas de igual velocidad, que se envuelven unas a
otras en forma concéntrica.
Hay un gradiente de velocidad a medida que se va desde la placa
estacionaria a la placa móvil, y el líquido tiende a moverse en
capas con velocidades sucesivamente mayores. A esto se llama
flujo laminar o algunas veces flujo simplificado. Para el flujo
laminar, se puede modelar la resistencia viscosa al fluido, pero si
la lámina se rompe en turbulencia, es muy difícil poder
caracterizar el flujo del fluido.
La aplicación común del flujo laminar, debería ser para el suave flujo
de un líquido viscoso a través de una tubería. En ese caso, la
velocidad del flujo varía desde cero en las paredes del tubo, hasta un
máximo a lo largo de la línea central del conducto. El perfil de flujo
laminar en un tubo, se puede calcular dividiendo el flujo en finos
elementos cilíndricos, y aplicándoles a estos la fuerza viscosa.
La resistencia al flujo de un fluido y la resistencia al
movimiento de un objeto a través de un fluido, se establecen
normalmente en términos de la viscosidad del fluido.
Experimentalmente, bajo condiciones de flujo laminar, la fuerza
requerida para mover una placa a una velocidad constante
contra la resistencia del fluido, es proporcional al área de la
placa y al gradiente de velocidad perpendicular a la placa, La
constante de proporcionalidad se llama viscosidad.
PERFIL DE LA VELOCIDAD DEL FLUIDO
Bajo condiciones de flujo laminar en un fluido viscoso, la
velocidad aumenta en dirección al centro del tubo.
VELOCIDAD DE FLUIDO EFECTIVO EN
UN TUBO
Con objeto de obtener la resistencia neta para que
fluya un fluido laminar a través de un tubo, uno debe
tener en cuenta el hecho de que diferentes láminas
de flujo, viajan a velocidades diferentes y
encuentran resistencias diferentes.
Cuando existe flujo laminar el fluido parece moverse
como si fueran varias capas, una sobre la otra.
Debido a la viscosidad del fluido, se crea un esfuerzo
cortante entre sus capas.
Se pierde la energía del fluido por acción de las
fuerzas de fricción que son producidas por el
esfuerzo cortante. Debido a que el flujo laminar es
tan regular y ordenado.
El estilo de la izquierda, más
ordenado, se llama laminar.
el de la derecha, más
desordenado, turbulento
El flujo turbulento no es muy
eficiente en el uso de la
energía... gran parte se va en
choques, reflujos, remolinos,
aceleraciones y frenadas. La
física de los fluidos turbulentos es
bastante complicada y suele
requerir de cantidades
considerables de cómputo. No es
para nosotros.
El flujo laminar es más
predecible, y existen varias
leyes que describen su
comportamiento. Su nombre
obedece a que las moléculas
parecen desplazarse en láminas
de igual velocidad, que se
envuelven unas a otras en forma
concéntrica:
Un conducto de 4pulg de diámetro lleva 0.20𝒑𝒊𝒆𝒔𝟑/s de
glicerina(sg=1.26)a 100°F¿es el flujo laminar o
turbulento.
DATOS:
D=4pulg(𝟏 𝒑𝒊𝒆
𝟏𝟐 𝒑𝒖𝒍𝒈)=0.333 pie
Q=0.20𝒑𝒊𝒆𝟑/s
Fluido glicerina(Sg)=1.26 a 10°C
u=7.5*𝟏𝟎−𝟑lbf*s/𝒑𝒊𝒆𝟐
V=𝑸
𝑨
𝟒𝑸
𝝅𝑫𝟐𝟒∗𝟎.𝟐𝟎𝒑𝒊𝒆𝟑/𝒔
𝝅∗(𝟎.𝟑𝟑𝟑𝒑𝒊𝒆)2.29 pie/s
#DE REYNOLDS=𝑽∗𝑫∗𝒑
u.𝑺𝒈
#DE REYNOLDS= 248.8<2000
ESTA EN REGIMEN LAMINAR YA QUE ES MENOR DE
2000
#DE REYNOLDS= 𝑽∗𝑫∗𝒑
u.𝑺𝒈
# DE REYNOLDS =𝟐.𝟐𝟗
𝒑𝒊𝒆
𝒔∗ 𝟎.𝟑𝟑𝟑 𝒑𝒊𝒆 ∗(
𝟕𝟖.𝟔𝟐𝒍𝒃𝒎
𝒑𝒊𝒆𝟑)
𝟕.𝟓∗𝟏𝟎−𝟑𝒍𝒃𝒇∗𝒔
𝒑𝒊𝒆𝟐∗𝟑𝟐.𝟐𝒍𝒃𝒎
