Tal y como expusimos en el capítulo Propiedades del agua y diseño de parques acuáticos, el agua es un medio material que se deforma continuamente. Esta deformación continua implica movimiento, es decir su flujo.
El flujo del agua, o su movimiento, puede clasificarse en laminar y turbulento:
–Flujo laminar: corresponde al movimiento «ordenado» de las partículas del agua, sin mezclarse o chocar entre ellas, cuyas líneas de corriente se mantienen «paralelas». Su velocidad, muy estable, se aproxima a ser constante y nula en dirección transversal a las líneas de corriente. El flujo laminar se presenta en general a velocidades muy bajas del fluido, o en fluidos con viscosidades altas.
Imagen 1. Representación del flujo laminar en una tubería. Se aprecian las líneas de corriente «paralelas».
–Flujo turbulento: se refiere al movimiento errático y «desordenado» del agua. Las líneas de corriente oscilan y se mezclan, con colisiones entre las partículas. Presenta una inestabilidad permanente y fluctuaciones muy rápidas de la velocidad. Esta fuerte variabilidad de la velocidad facilita esfuerzos cortantes en la masa de agua. A su vez, los esfuerzos cortantes producen una disipación de la energía, mayor cuanto mayores sean. Por tanto, las pérdidas de carga en una tubería que presenta un régimen turbulento serán mayores que las de un flujo laminar.
Imagen 2. Ilustración de un flujo turbulento en tubería, con líneas de corriente «desordenadas».
El parámetro indicador del tipo de flujo es el número de Reynolds. Se trata de un coeficiente adimensional que depende principalmente de la viscosidad y la velocidad del agua. El flujo en tubería queda definido por la siguiente expresión:
Donde Re, o número de Reynolds (adimensional), es directamente proporcional al producto de 𝜌, o densidad del agua (kg/m³), v, velocidad del agua (m/s), y D, diámetro interior de la tubería (m); e inversamente proporcional a 𝜇, o viscosidad dinámica del agua (kg/m·s).
Cuando el coeficiente de Reynolds es mayor de 4.000, el flujo se considera turbulento. Si el valor es menor de 2.300, el flujo es laminar. Para valores intermedios (entre 2.300 y 4.000), el flujo es inestable, de forma que puede pasar de laminar a turbulento y viceversa, y se denomina flujo de transición.
En general, en la mayoría de infraestructuras hidráulicas, si consideramos las velocidades habituales de funcionamiento, sobre todo en las redes de tuberías, el agua circula en régimen turbulento. Y tal y como hemos citado anteriormente, el flujo turbulento produce pérdidas de carga en la tubería. Sin embargo, existen algunos ejemplos específicos en los que es común que el agua discurra en flujo laminar. Es el caso de los decantadores para el tratamiento de aguas, sobre todo los de tipo laminar, o de algunos accesorios de hidroterapia para piscinas, como las cortinas de agua.
Por Luis Llor, ingeniero hidráulico sénior en el Dpto. de Arquitectura de Amusement Logic
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