FLUJO LAMINARSe llama flujo laminar al tipo de movimiento de un fluido cuando ste es perfectamente ordenado, estratificado, suave, de manera que el fluido se mueve en lminas paralelas sin entremezclarse. Las capas adyacentes del fluido se deslizan suavemente entre s. El mecanismo de transporte es exclusivamente molecular. Se dice que este flujo es aerodinmico. Ocurre a velocidades relativamente bajas o viscosidades altas como veremos.Laresistencia al flujode un lquido, puede ser caracterizada en trminos de laviscosidaddel fluido si el flujo es suave. En el caso de una placa movindose en un lquido, se ha encontrado que hay una capa o lmina que se mueve con la placa, y una capa que est esencialmente estacionaria si est prxima a una placa inmvil.

Hay un gradiente de velocidad a medida que se va desde la placa estacionaria a la placa mvil, y el lquido tiende a moverse en capas con velocidades sucesivamente mayores. A esto se llama flujo laminar o algunas veces flujo simplificado (en ingles "streamlined"). Para el flujo laminar, se puede modelar laresistencia viscosaal fluido, pero si la lmina se rompe en turbulencia, es muy difcil poder caracterizar el flujo del fluido.

La aplicacin comn del flujo laminar, debera ser para el suave flujo de un lquido viscoso a traves de una tubera. En ese caso, la velocidad del flujo vara desde cero en las paredes del tubo, hasta un mximo a lo largo de la lnea central del conducto. Elperfil de flujolaminar en un tubo, se puede calcular dividiendo el flujo en finos elementos cilndricos, y aplicndoles a estos la fuerza viscosa.

ViscosidadLaresistencia al flujode un fluido y la resistencia al movimiento de un objeto a travs de un fluido, se establecen normalmente en trminos de la viscosidad del fluido. Experimentalmente, bajo condiciones deflujo laminar, la fuerza requerida para mover una placa a una velocidad constante contra la resistencia del fluido, es proporcional al rea de la placa y al gradiente de velocidad perpendicular a la placa, La constante de proporcionalidad se llama viscosidad

ConclusinEs uno de los dos tipos principales de flujo enfluido. Se llamaflujo laminarocorriente laminar, al movimiento de un fluido cuando ste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve enlminasparalelas sin entremezclarse y cadapartcula de fluidosigue una trayectoria suave, llamadalnea de corriente. En flujos laminares el mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular. Se puede presentar en las duchas elctricas vemos que tienen lneas paralelas

El flujo laminar es tpico de fluidos a velocidades bajas o viscosidades altas, mientras fluidos de viscosidad baja, velocidad alta o grandes caudales suelen ser turbulentos. Elnmero de Reynoldses un parmetro adimensional importante en las ecuaciones que describen en qu condiciones el flujo ser laminar o turbulento. En el caso de fluido que se mueve en un tubo de seccin circular, el flujo persistente ser laminar por debajo de un nmero de Reynolds crtico de aproximadamente 2040

Para nmeros de Reynolds ms altos elflujo turbulentopuede sostenerse de forma indefinida. Sin embargo, el nmero de Reynolds que delimita flujo turbulento y laminar depende de la geometra del sistema y adems la transicin de flujo laminar a turbulento es en general sensible a ruido e imperfecciones en el sistema.

El perfil laminar de velocidades en una tubera tiene forma de una parbola, donde la velocidad mxima se encuentra en el eje del tubo y la velocidad es igual a cero en la pared del tubo. En este caso, la prdida de energa es proporcional a la velocidad media, mucho menor que en el caso deflujo turbulento.

FLUJO TURBULENTOEnmecnica de fluidos, se llamaflujo turbulentoocorriente turbulentaal movimiento de unfluidoque se da en formacatica, en que laspartculasse mueven desordenadamente y las trayectorias de las partculas se encuentran formando pequeos remolinos peridicos, (no coordinados) como por ejemplo el agua en un canalde gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una partcula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de la misma es impredecible, ms precisamentecatica.Las primeras explicaciones cientficas de la formacin del flujo turbulento proceden de Andri KolmogrovyLev D. Landau(teora de Hopf-Landau). Aunque la teora modernamente aceptada de la turbulencia fue propuesta en1974porDavid Ruelley Floris Takens. 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.

Diferentes teoras han tratado de explicar el origen y la estructura de la turbulencia.Algunas explican que la turbulencia es debida a la formacin de vrtices en la capa lmite, como consecuencia de los disturbios que se generan por discontinuidades bruscas existentes en la pared; mientras que otras teoras atribuyen la turbulencia a la influencia del esfuerzo cortante, cuando se presenta un gradiente de velocidades con discontinuidades bruscas. Sin embargo a pesar de las mltiples investigaciones, los resultados obtenidos sobre el desarrollo de la turbulencia no son totalmente satisfactorios, ya que solo pueden estudiarse experimental y tericamente como un fenmeno estadstico.

Nmero de Reynolds

El rgimen de flujo depende de tres parmetros fsicos que describen las condiciones del flujo. El primer parmetro es una escala de longitud del campo de flujo, como el espesor de una capa lmite o el dimetro de una tubera. Si dicha escala de longitud es lo bastantemente grande, una perturbacin del flujo podra aumentar y el flujo podra volverse turbulento. El segundo parmetro es una escala de velocidad tal como un promedio espacial de la velocidad; si la velocidad es lo bastante grande el flujo podra ser turbulento. El tercer parmetro es la viscosidad cinemtica; si la viscosidad es lo bastante pequea, el flujo puede ser turbulento.Estos tres parmetros se combinan en un solo parmetro conocido como el nmero de Reynolds ( R ) , con el cual se puede predecir el rgimen de flujo, si R > 4000 el flujo ser turbulento.

Cuando el flujo entra en rgimen turbulento, se puede presentar el caso de que el conducto sea liso o el caso de que el conducto sea rugoso.

Tubos Lisos:Se presentan tres subcapas:

Subcapa viscosa: el movimiento es primariamente viscoso, aunque no es estrictamente laminar y la velocidad vara linealmente. Esta subcapa es muydifcil de observar bajo condiciones experimentales. Sin embargo su importancia es decisiva para la determinacin de las fuerzas de arrastre.

Capa de transicin: el flujo es turbulento, pero la viscosidad todava ejerce su influencia.

Zona de turbulencia: se aplica la teora de longitud de mezcla de Prandtl, asumiendo que el flujo turbulento en una tubera est fuertemente influenciado por el fenmeno del flujo cercano a la pared.

Factor de friccin para tubos lisos:donde los efectos de viscosidad predominan y el factor de friccin depende nicamente del nmero de Reynolds.

Tubos Rugosos:Se presentan dos casos, segn que el tamao de la rugosidad sea o no mayor que el espesor de las subcapas viscosas y de transicin.

Factor de friccin para tubos rugosos:

Si el tamao de la rugosidad es mayor que el espesor de las subcapas viscosa y de transicin: la viscosidad no tendr ningn efecto apreciable sobre el factor de friccin , y este solo depender de la rugosidad relativa.

Si el tamao de la rugosidad es menor que el espesor de las subcapas viscosa y de transicin: se presenta el rgimen de transicin entre el movimiento turbulento liso y turbulento rugoso, donde el factor de friccin depende del nmero de Reynolds y de la rugosidad relativa.

Turbulencia Atmosfrica:

La turbulencia atmosfrica puede considerarse como la fluctuacin al azar sobrepuesta a los valores medios de una magnitud termodinmica medida en la atmsfera, como se puede apreciar en la primera figura.

Existen varias teoras sobre el origen de la turbulencia, aunque las ms aceptada es la teora de la estabilidad de los flujos laminares. El movimiento de un fluido puede satisfacer todas las ecuaciones del movimiento y, sin embargo, ser inestable, es decir, que las caractersticas del flujo experimentan cambios irreversibles cuando se introduce una perturbacin. Un flujo laminar puede pasar a turbulento como se indica en la segunda figura. Estas capas paralelas y uniformes de un fluido (sin friccin mutua) se mueven a diferentes velocidades (a). Si se introduce una perturbacin en la zona de contacto (b), la presin en el punto a ( Pa ) aumenta al disminuir la velocidad en este punto, mientras que la presin en el punto b ( Pb ) disminuye al acelerarse el fluido en el punto b. El resultado es que la diferencia de presiones produce una fuerza neta que empuja al fluido en la zona de contacto hacia el punto b. Esto acenta an ms la perturbacin de la zona de contacto, se inicia la formacin de torbellinos y la perturbacin se termina propagando a todo el fluido dando lugar a la creacin de un flujo turbulento. La turbulencia de un fluido puede visualizarse como un conjunto de torbellinos de diferente escala que se superponen al flujo medio. Los torbellinos de mayor escala se fraccionan en torbellinos de menor escala, en un proceso en el que existe transferencia de energa y que finalmente termina en choques moleculares. Dispersin Turbulenta:La turbulencia es la causa que determina la dispersin de contaminantes en la atmsfera.Si consideramos una bolsa de contaminacin emitida a la atmsfera el efecto de la turbulencia se manifiesta as : los torbellinos o fluctuaciones turbulentas de escala ms grandes que la bolsa de contaminacin la empujan, trasladan o sacuden al azar. Los torbellinos de escala similar a la bolsa la estiran, la deforman y terminan por fraccionarla en bolsas irregulares ms pequeas; stas a su vez caen bajo la accin de los torbellinos de escala ms pequea que las fraccionan y as sucesivamente, hasta que la accin de la difusin molecular terminan el proceso. El efecto final es la dispersin de la contaminacin inicialmente concentrada en la bolsa.Los resultados de estos modelos fsicos de la turbulencia ponen en evidencia que el grado de estabilidad de la atmsfera es el condicionante bsico de la forma de dispersin.En la figura se puede observar que para el penacho de contaminacin de una chimenea existen tres formas de dispersin de la contaminacin :Si el perfil trmico de la atmsfera es estable el penacho de contaminacin dispersa lentamente en forma "tubular".Si el perfil trmico es neutro el penacho dispersa en forma "cnica".Si el perfil trmico es inestable el penacho dispersa en forma "serpenteante".

Conclusiones: