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NO ME SALEN
(LECCIONES TEORICAS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
FLUIDOS REALES
HIDRODINAMICA - FLUJO LAMINAR, FLUJO TURBULENTO
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Resulta que las moléculas que componen un fluido real no se hallan ordenadas entre sí... y menos lo están cuando avanzan en una corriente. No sólo avanzan en el sentido de la corriente... también tienen libertad de desplazarse transversalmente. De modo que si pudiésemos ver la trayectoria de algunas cuantas moléculas para darnos cuenta de cómo está avanzando el fluido encontraríamos cosas de este estilo:
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El estilo de la izquierda, más ordenado, se llama laminar; el de la derecha, más desordenado, turbulento. Esas trayectorias reciben el nombre de líneas de corriente, y tienen su importancia operativa... ya vas a ver.
El flujo turbulento no es muy eficiente en el uso de la energía... gran parte se va en choques, reflujos, remolinos, aceleraciones y frenadas. La física de los fluidos turbulentos es bastante complicada y suele requerir de cantidades considerables de cómputo. No es para nosotros.
El flujo laminar es más predecible, y existen varias leyes que describen su comportamiento. Su nombre obedece a que las moléculas parecen desplazarse en láminas de igual velocidad, que se envuelven unas a otras en forma concéntrica: |
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| La lámina más externa es la más lenta, debido a que está en contacto con la pared del conducto, y el rozamiento la frena. La lámina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco más rápido; y así hasta el centro, donde se halla la columna más veloz de la corriente. Se puede deducir sin demasiada dificultad que las velocidades de las láminas se distribuyen en forma cuadrática: acá te muestro un esquema de un corte longitudinal de una manguera mientras circula un fluido real en forma laminar: |
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| las flechitas -que nadie se ofendería si las llamaras vectores- representan la velocidad de las moléculas de fluido ubicadas en sus respectivas láminas. Cuando hablemos de la velocidad del fluido nos estaremos refiriendo a un promedio de todas las velocidades de todas las láminas. Cuanto más viscoso sea un fluido mayor será la diferencia de velocidad entre láminas. Y cuanto más se aproxime a cero la viscosidad del fluido menor diferencia de velocidad habrá entre sus moléculas. En una situación extrema -ideal- la velocidad de todas las moléculas es idéntica. |
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CHISMES IMPORTANTES: |
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- En el sistema cardiovascular del cuerpo humano (y de casi todos los otros bichos del mundo) los flujos sanguíneos son laminares, salvo en el corazón, en el que debido a la forma de las cavidades y a las aceleraciones que el músculo cardíaco le impone al fluido se mueve de modo turbulento.
- En los libros de texto se suele olvidar una propiedad interesante de los fluidos que diferencia a los dos tipos básicos de flujo y que tiene enorme importancia para la clínica. Mi maestro, Don Ciruela, no se olvidó, y aquí te lo cuenta.
- En general el avance laminar se asocia con velocidades lentas y el flujo turbulento con velocidades altas. Rara vez encontrarás corrientes turbulentas en ríos de llanura, en cambio es lo más frecuente en ríos de montaña.
- El concepto de fluido estacionario se aplica a los diferentes comportamientos del fluido en el transcurrir del tiempo, para una única posición. Si tenemos un circuito con una corriente hidráulica en la que debido a ensanchamientos y angostamientos la velocidad es diferente en distintas posiciones... pero ninguna de ellas cambia durante el tiempo: eso es un flujo estacionario.
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| PREGUNTAS CAPCIOSAS: |
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- ¿Por qué entre dos cosas que avanzan flotando en un río, la que va por el centro se mueve más rápido que la que circula cerca de la orilla?
- ¿Por qué aún cuando dos balsas avancen por el medio de un río la que va más pesada avanza más lento que la más liviana?
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Se permite su reproducción citando la fuente. Última actualización sep-07. Buenos Aires, Argentina. |
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