tTeoria capa limite Numeros Reynolds

1. Autora:
Peña Milagros
C.I: 25.288.536
Sección: Z “A”
Profesora: Salazar Blanca
Barinas; Enero de 2017

2. Leyes Básicas Para un Sistema
Reynolds, en 1881, realizó experiencias que le permitieron definir y cuantificar,
a través del número que lleva su nombre, la forma en que escurre un fluido. Las
experiencias consistieron en hacer escurrir un caudal de agua variable a voluntad
a través de un tubo cilíndrico horizontal de vidrio transparente. Lograba visualizar
un filamento mediante la inyección de un colorante a través de una aguja
inyectora, colocada en el abocinamiento de entrada del tubo. Observó que para
pequeños caudales (consecuentemente bajas velocidades) con el mismo líquido
y el mismo tubo (viscosidad y diámetro del tubo constantes) el cambio de
régimen se producía a velocidades tanto más altas, cuanto más altas fueran las
viscosidades cinemáticas de los fluidos empleados.
El número de Reynolds es quizá uno de los números adimensionales más
utilizados. La importancia radica en que nos habla del régimen con que fluye un
fluido, lo que es fundamental para el estudio del mismo. Si bien
la operación unitaria estudiada no resulta particularmente atractiva, el estudio del
número de Reynolds y con ello la forma en que fluye un fluido son sumamente
importantes tanto a nivel experimental, como a nivel industrial. A lo largo de esta
práctica se estudia el número de Reynolds, así como los efectos de la velocidad
en el régimen de flujo. Los resultados obtenidos no solamente son satisfactorio,
sino que denotan una hábil metodología experimental.
Esto le permitió a Reynolds definir el número adimensional que lleva su
nombre, que gobierna el proceso y que para tubos cilíndricos se expresa:
El flujo laminar se define como aquel en que el fluido se mueve en capas o
láminas, deslizándose suavemente unas sobre otras y existiendo sólo cambios
de molecular entre ellas. Cualquier tendencia hacia la inestabilidad o turbulencia
se amortigua por la acción de las fuerzas cortantes viscosas que se oponen al
movimiento relativo de capas de fluido adyacentes entre sí. Por otro lado, en un
flujo turbulento, el movimiento de las partículas es muy errático y se tiene un
intercambio transversal de cantidad de movimiento muy intenso. El Número de
Reynolds permite caracterizar la naturaleza del flujo, es decir, si se trata de un
flujo laminar o de un flujo turbulento, además, indica la importancia relativa de la

3. tendencia del flujo hacia un régimen turbulento respecto de uno laminar y la
posición relativa de este estado dentro de una longitud determinada.
Reynolds estudió dos escurrimientos geométricamente idénticos, de esto pudo
concluir que dichos flujos serian dinámicamente semejantes si las ecuaciones
diferenciales que describían a cada uno estos eran idénticas.
Dos escurrimientos son dinámicamente semejantes cuando:
 Ambos sistemas son geométricamente semejantes, es decir, cuando
se tiene una relación constante entre dimensiones de longitudes
correspondientes.
 Las correspondientes familias de líneas de corriente son
geométricamente semejantes o las presiones en puntos
correspondientes forman una relación constante.
Al cambiar las unidades de mas, longitud y tiempo en un grupo de ecuaciones y
al determinar las condiciones necesarias para hacerlas idénticas a las
originales, Reynolds encontró que el parámetro adimensional ÞDv/u debía ser
igual en ambos casos. En este parámetro v es la velocidad característica, D es
el diámetro de la tubería, Þ es la densidad del fluido y u es su viscosidad. Este
parámetro se conoce como número de Reynolds (R)
Cuando las fuerzas de inercia del fluido en movimiento son muy bajas, la
viscosidad es la fuerza dominante y el flujo es laminar. Cuando predominan las
fuerzas de inercia el flujo es turbulento. Osborne Reynolds estableció una
relación que permite establecer el tipo de flujo que posee un determinado
problema

4. Por otro lado la teoría sobre la capa límite la cual fue ideado al comienzo del
pasado siglo por Prandtl, se entiende como aquella en la que la velocidad del
fluido respecto al sólido en movimiento varía desde cero hasta el 99% de la
velocidad de la corriente no perturbada. La capa límite puede ser laminar o
turbulenta; aunque también pueden coexistir en ella zonas de flujo laminar y
de flujo turbulento . En ocasiones es de utilidad que la capa límite sea turbulenta.
En aeronáutica aplicada a la aviación comercial, se suele optar por perfiles
alares que generan una capa límite turbulenta, ya que ésta permanece adherida
al perfil a mayores ángulos de ataque que la capa límite laminar, evitando así
que el perfil entre en perdida , es decir, deje de generar sustentación
aerodinámica de manera brusca por el desprendimiento de la capa limite.
Existen dos tipos de capas limite, una de ella es el límite laminar o régimen
laminar la cual son partículas del líquido se mueven siempre a lo largo de
trayectorias uniformes, en capas o láminas, con el mismo sentido, dirección y
magnitud. Suele presentarse en los extremos finales de los laterales de riego y
en microtubos de riego. En tuberías de sección circular, si hacemos un corte
transversal, las capas de igual velocidad se disponen de forma concéntrica, con
v > 0 junto a las paredes de la tubería y velocidad máxima en el centro.
Corresponde el régimen laminar a bajos valores del número de Reynolds y suele
darse a pequeñas velocidades, en tubos con pequeño diámetro y con fluidos muy
viscosos (aceites). En estas condiciones, las fuerzas viscosas predominan sobre
las de inercia.
Régimen turbulento, las partículas se mueven siguiendo trayectorias erráticas,
desordenadas, con formación de torbellinos. Cuando aumenta la velocidad del

5. flujo, y por tanto el número de Reynolds, la tendencia al desorden crece. Ninguna
capa de fluido avanza más rápido que las demás, y sólo existe un fuerte
gradiente de velocidad en las proximidades de las paredes de la tubería, ya que
las partículas en contacto con la pared han de tener forzosamente velocidad
nula.
La capa límite se estudia para analizar la variación de velocidades en la zona
de contacto entre un fluido y un obstáculo que se encuentra en su seno o por el
que se desplaza. La presencia de esta capa es debida principalmente a la
existencia de la viscosidad propiedad inherente de cualquier fluido. Ésta es la
causante de que el obstáculo produzca una variación en el movimiento de las
líneas de corriente más próximas a él. El hecho de que la viscosidad sea
importante invalida un análisis apresurado en función del principio de
Bernoulli del origen de las fuerzas aerodinámicas ya que dicho principio sólo es
de aplicación cuando las fuerzas viscosas sean despreciables.