Perfil de flujo

Perfiles de flujo permanentes en una tubería. Flujo laminar, flujo turbulento en una tubería lisa y flujo turbulento en una tubería áspera.

El perfil de flujo es un concepto de la mecánica de fluidos, en particular de la técnica de medición de flujo. Se refiere a la distribución de la velocidad dependiente de la ubicación en una sección transversal de un flujo. Si un fluido circula a través de una tubería (o canal de riego o un canal), la distribución de la velocidad en la sección transversal no es constante, generalmente es cero en la pared de la tubería y de velocidad máxima en la mitad de la tubería.

Define una diferencia entre perfiles permanentes y no permanentes (o completamente estacionarios). Un perfil de flujo permanente está presente si ya no cambia en la dirección del flujo. La distribución de la velocidad es simétrica a la tubería o al eje del canal. Un perfil no permanente se encuentra en la entrada, la salida, detrás de las curvas^[1], reducciones, expansiones y elementos sobresalientes de un flujo. El perfil de flujo puede entonces ser asimétrico al eje de la tubería o canal y a los cambios en la dirección del flujo. Después de una longitud que depende de la perturbación (para tuberías de aproximadamente 10 a 60 diámetros)^[2] el perfil de flujo perturbado pasa a ser estacionario.

En los flujos de tuberías, la forma de un perfil aerodinámico estacionario depende del número de Reynolds (es decir, la velocidad media del flujo, la viscosidad del fluido y el diámetro de la tubería), así como larugosidad de la pared de la tubería.^[3]

Si el número de Reynolds es menor de aproximadamente 2 500, el flujo es laminar y el perfil de flujo permanente es parabólico. En el caso de un flujo turbulento (número de Reynolds mayor a 10 000) el perfil de flujo se puede describir mediante una ley de potencia:

\upsilon (\tau )=\upsilon \max \cdot (1-\tau /R)^{1}/n

Donde $\upsilon (\tau )$ es la velocidad de flujo en la distancia $\tau$ desde el eje del tubo y $\upsilon \max$ la velocidad de flujo en el centro de la tubería. $R=D/2$ es el radio de la sección transversal interior del tubo y $n$ un exponente que depende débilmente del número de Reynolds y de la rugosidad de la pared interior de la tubería. Para números de Reynolds mayores de aproximadamente desaparece la dependencia al número de Reynolds del exponente y converge en un valor de alrededor de 10.

Referencias

↑ W. Derecha, Alfred (2013). Fluidics: Fundamentals, Components, Circuits (en inglés). Springer. p. 18. ISBN 978-3-642-93042-3.
↑ Kraume, Matthias (2012). Procesos de transporte en la Ingeniería de Procesos: Fundamentos y conversiones (en alemán). Springer-Verlag. p. 142. ISBN 978-3-642-25149-8.
↑ H. Bau, NF DeRooij, B. Kloeck (2008). Sensores, Sensores mecánicos (en alemán). John Wiley & Sons. pp. 376-379. ISBN 978-3-527-62072-2.

Datos: Q20180719

[1] W. Derecha, Alfred (2013). Fluidics: Fundamentals, Components, Circuits (en inglés). Springer. p. 18. ISBN 978-3-642-93042-3.

[2] Kraume, Matthias (2012). Procesos de transporte en la Ingeniería de Procesos: Fundamentos y conversiones (en alemán). Springer-Verlag. p. 142. ISBN 978-3-642-25149-8.

[:0-3] H. Bau, NF DeRooij, B. Kloeck (2008). Sensores, Sensores mecánicos (en alemán). John Wiley & Sons. pp. 376-379. ISBN 978-3-527-62072-2.

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