Este documento describe las leyes básicas de los sistemas de fluidos. Explica que existen dos tipos principales de flujo: laminar y turbulento. El número de Reynolds es una medida adimensional que determina qué tipo de flujo existe en función de las fuerzas inerciales y viscosas. También describe la capa límite, una región delgada cerca de las superficies donde se concentran los efectos de la viscosidad. Finalmente, señala que el desprendimiento de la capa límite puede ser perjudicial, especialmente para las alas de un avión y

1. República bolivariana de Venezuela
Ministerio del poder popular para la educación superior
Instituto universitario politécnico Santiago Mariño
Barinas-Estado-Barinas
ESTUDIANTE
Cesar A.
V-25912190
ELECTIVA III
Profe. Blanca S.
Barinas Enero del 2017

2. LEYES BASICA PARA UN SISTEMA
Antes de 1860, aproximadamente, el interés de la ingeniería por la mecánica de
fluidos se limitaba casi exclusivamente al flujo del agua. El desarrollo de
la industria química durante la última parte del siglo XIX dirigió la atención a otros
líquidos y a los gases. El interés por la aerodinámica comenzó con los estudios del
ingeniero aeronáutico alemán Otto Lilienthal en la última década del siglo XIX, y
produjo avances importantes tras el primer vuelo con motor logrado por los
inventores estadounidenses Orville y Wilbur Wright en 1903.
La complejidad de los flujos viscosos, y en particular de los flujos turbulentos,
restringió en gran medida los avances en la dinámica de fluidos hasta que el
ingeniero alemán Ludwig Prandtl observó en 1904 que muchos flujos pueden
separarse en dos regiones principales. La región próxima a la superficie está
formada por una delgada capa límite donde se concentran los efectos viscosos y en
la que puede simplificarse mucho el modelo matemático.
ahora bien, el número de Reynolds aparece en muchos casos relacionado con
el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño)
o turbulento (número de Reynolds grande) este se puede definir de la siguiente
manera:
Donde D es el diámetro del tubo, r la densidad del fluido, y h la viscosidad, y v su
velocidad.
Reynolds (1874) estudió las características de flujo de los fluidos inyectando un
trazador dentro de un líquido que fluía por una tubería. A velocidades bajas del
líquido, el trazador se mueve linealmente en la dirección axial. Sin embargo, a
mayores velocidades, las líneas del flujo del fluido se desorganizan y el trazador se

3. dispersa rápidamente después de su inyección en el líquido. El flujo lineal se
denomina Laminar y el flujo errático obtenido a mayores velocidades del líquido se
denomina Turbulento.
Las características que condicionan el flujo laminar dependen de las
propiedades del líquido y de las dimensiones del flujo. Conforme aumenta el flujo
másico aumenta las fuerzas del momento o inercia, las cuales son contrarrestadas
por la por la fricción o fuerzas viscosas dentro del líquido que fluye. Cuando
estas fuerzas opuestas alcanzan un cierto equilibrio se producen cambios en las
características del flujo. En base a los experimentos realizados por Reynolds en
1874 se concluyó que las fuerzas del momento son función de la densidad, del
diámetro de la tubería y de la velocidad media. Además, la fricción o fuerza viscosa
depende de la viscosidad del líquido. Según dicho análisis, el Número de Reynolds
se definió como la relación existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas
viscosas (o de rozamiento).
Este número es adimensional y puede utilizarse para definir las características
del flujo dentro de una tubería.
El número de Reynolds proporciona una indicación de la pérdida de energía
causada por efectos viscosos. Observando la ecuación anterior, cuando las fuerzas
viscosas tienen un efecto dominante en la pérdida de energía, el número de
Reynolds es pequeño y el flujo se encuentra en el régimen laminar. Si el Número de
Reynolds es 2100 o menor el flujo será laminar. Un número de Reynolds mayor de
10 000 indican que las fuerzas viscosas influyen poco en la pérdida de energía y el
flujo es turbulento.
Flujo laminar. a valores bajos de flujo másico, cuando el flujo del líquido dentro
de la tubería es laminar, se utiliza la ecuación demostrada en clase para calcular el
perfil de velocidad (Ecuación de velocidad en función del radio). Estos cálculos
revelan que el perfil de velocidad es parabólico y que la velocidad media del fluido

4. es aproximadamente 0,5 veces la velocidad máxima existente en el centro de la
conducción
Flujo turbulento Cuando el flujo másico en una tubería aumenta hasta valores del
número de Reynolds superiores a 2100 el flujo dentro de la tubería se vuelve errático
y se produce la mezcla transversal del líquido. La intensidad de dicha mezcla
aumenta conforme aumenta el número de Reynolds desde 4000 hasta 10 000. A
valores superiores del Número de Reynolds la turbulencia está totalmente
desarrollada, de tal manera que el perfil de velocidad es prácticamente plano, siendo
la velocidad media del flujo aproximadamente o,8 veces la velocidad máxima.
En términos generales se puede decir que, puesto que la viscosidad es bastante
pequeña en casi todos los fluidos, los esfuerzos cortantes deben ser apreciables
únicamente en las regiones en donde existan grandes gradientes de velocidad; el
flujo en otras regiones se podría describir con gran exactitud por medio de las
ecuaciones para flujo no viscoso. Las características más sobresalientes de la capa
límite pueden describirse a través del caso del flujo sobre una superficie plana y fija,
sobre la que se hace incidir una corriente uniforme de velocidad.
En un flujo a altos números de Reynolds los efectos de la viscosidad del fluido y
la rotación se confinan en una región relativamente delgada cerca de las superficies

5. sólidas o de las líneas de discontinuidad, tales como las estelas. Como la capa limite
es delgada, se puede introducir ciertas simplificaciones en las ecuaciones del
movimiento; sin embargo, es necesario retener tanto los términos de esfuerzo
(viscoso), como las inerciales (aceleración).
Como el fluido se mueve en todas direcciones, disipa mayor energía, por lo que
la fuerza de fricción derivada de ella es mayor. Así que, en principio, a un avión le
interesa que su capa límite sea siempre laminar.
Sin embargo, el que una capa límite sea laminar o turbulenta depende del
tamaño del avión. Cualquier avión convencional tiene un tamaño que obliga a que
la capa límite sea turbulenta, y, en realidad, los únicos aviones que son lo
suficientemente pequeños como para volar en condiciones de flujo laminar son los
de aeromodelismo. Sin embargo, una capa límite turbulenta tiene una ventaja muy
importante frente a una capa límite laminar.
El flujo laminar va perdiendo velocidad a lo largo de la capa límite, hasta que
finalmente se para o incluso retrocede, provocando que la capa límite se desprenda
y el flujo ya no siga la forma de la superficie
Es importante señalar que el estudio de estas teorías es de suma importancia
para el desarrollo de la sociedad y que su descocimiento podría ser capaz de
ocasionar grandes tragedias por ejemplo: cuando el flujo laminar va
perdiendo velocidad a lo largo de la capa límite, hasta que finalmente se para o
incluso retrocede, provocando que la capa límite se desprenda y el flujo ya no siga
la forma de la superficie este efecto es especialmente perjudicial en el ala de un
avión, ya que la sustentación depende de que el flujo siga la forma del perfil del ala.
El desprendimiento de la capa límite de las alas es lo que ocurre cuando se dice
que el avión «entra en pérdida», es decir, deja de sustentar y cae como una piedra,
y si el piloto no es capaz de hacer que la capa límite vuelva a adherirse al ala, el
avión se estrellará (algo que seguramente no le hará ninguna gracia al piloto).