Viscosidad y regímenes

Flujo laminar, turbulento, ley de Poiseuille y número de Reynolds en conductos cerrados.

Idea general del tema

La viscosidad es la resistencia interna de un fluido a que unas capas se deslicen sobre otras. Explica por qué la miel fluye más despacio que el agua y por qué en una tubería la velocidad es máxima en el centro y nula en la pared.

El tema define la viscosidad, distingue el flujo laminar, ordenado en capas, del turbulento, con remolinos, y presenta el número de Reynolds, que predice el régimen. Termina con la pérdida de carga, la energía que el flujo pierde por rozamiento a lo largo de una tubería.

Qué vas a comprender de verdad

Al terminar sabrás calcular el número de Reynolds, decidir si un flujo es laminar o turbulento y estimar la caída de presión en una tubería.

También sabrás por qué un flujo laminar necesita menos energía que uno turbulento para el mismo caudal.

Ruta didáctica recomendada

1. Viscosidad: esfuerzo cortante, gradiente de velocidad y unidades de la viscosidad dinámica y cinemática.
2. Flujo laminar: flujo en capas y perfil parabólico de velocidades en una tubería.
3. Flujo turbulento: flujo con remolinos, mezcla y mayor rozamiento.
4. Numero de Reynolds: cociente entre fuerzas de inercia y viscosas y valores críticos de transición.
5. Perdidas de carga: energía perdida por rozamiento y su cálculo en tuberías.

Criterio físico que debes adquirir

El criterio esencial es calcular Re = ρvD/μ con las magnitudes correctas y compararlo con el umbral de la geometría. En una tubería circular, Re inferior a unos 2000 indica flujo laminar y superior a unos 4000, turbulento; entre ambos hay transición y no hay predicción fiable.

Conexión con problemas reales

• conducciones de agua, petróleo y gas.
• lubricación y aceites.
• circulación sanguínea.
• aerodinámica y resistencia en vehículos.

Objetivo final del tema

El objetivo final es caracterizar el régimen de un flujo y estimar las pérdidas por viscosidad en sistemas reales.