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Fronteras lisas y rugosas. La existencia de una subcapa laminar en una capa límite turbulenta permite explicar los conceptos de frontera rugosa y lisa. La superficie del perímetro mojado está formado por irregularidades de relativo pequeño tamaño. Si asociamos el tamaño promedio de estas irregularidades con una rugosidad artificial compuesta por granos de arena, tal como lo investigó Nikuradse para el flujo en tuberías, se puede aceptar la relación que aparece en la tabla 4.1. Es de destacar de la tabla anterior que ks no sólo tiene la altura de rugosidad sino que caracteriza su orientación, arreglo geométrico y espaciamiento. H. M. Morri (1955), profundiza en el concepto de rugosidad y plantea que las pérdidas de energía en un flujo turbulento sobre una superficie rugosa son debidas a la formación de remolinos detrás de cada elemento rugoso de la superficie. La intensidad de los remolinos en la dirección del flujo determina el carácter de la turbulencia y la capacidad de disipación de energía del flujo. el de rugosidades aisladas, el de solape entre remolinos y el quasi-liso, en dependencia de la altura de la rugosidad y su separación. Chow (1959) plantea que el tipo quasi-liso tiene el mayor factor de fricción que un flujo por una superficie

Fronteras Lisas y Rugosas

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Page 1: Fronteras Lisas y Rugosas

Fronteras lisas y rugosas.La existencia de una subcapa laminar en una capa límite turbulentapermite explicar los conceptos de frontera rugosa y lisa.La superficie del perímetro mojado está formado porirregularidades de relativo pequeño tamaño. Si asociamos eltamaño promedio de estas irregularidades con una rugosidadartificial compuesta por granos de arena, tal como lo investigóNikuradse para el flujo en tuberías, se puede aceptar la relaciónque aparece en la tabla 4.1.Es de destacar de la tabla anterior que ks no sólo tiene la altura derugosidad sino que caracteriza su orientación, arreglo geométricoy espaciamiento.

H. M. Morri (1955), profundiza en el concepto de rugosidad yplantea que las pérdidas de energía en un flujo turbulento sobreuna superficie rugosa son debidas a la formación de remolinosdetrás de cada elemento rugoso de la superficie. La intensidad delos remolinos en la dirección del flujo determina el carácter de laturbulencia y la capacidad de disipación de energía del flujo.

el de rugosidades aisladas, el de solape entre remolinos y elquasi-liso, en dependencia de la altura de la rugosidad y suseparación. Chow (1959) plantea que el tipo quasi-liso tiene elmayor factor de fricción que un flujo por una superficieverdaderamente lisa debido a las corrientes secundarias que seproducen entre irregularidades.Ranga Raju plantea si δ0 es el espesor de la subcapa laminar suvalor puede calcularse según,

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Cuando kS ≤ 0,25 δo la rugosidad está cubierta por la subcapa, de esemodo los efectos de las corrientes secundarias quedan amortiguadas. Lasuperficie es designada como hidráulicamente lisa y la rugosidadno tiene influencia sobre la distribución de velocidades ni sobre laresistencia.La superficie llamada hidráulicamente rugosas, son aquellasdefinidas por kS ≥ 6 δo. En este caso la altura de la rugosidad seproyecta por sobre la subcapa laminar, esta subcapa es destruida ylos remolinos del flujo turbulento están en contacto directo con lasproyecciones rugosas. El Número de Reynolds no tiene influenciaen la distribución de velocidad y la rugosidad relativa es elparámetro gobernante.