Capa lmite

Ejemplo de capa lmite laminar. Unflujo laminarhorizontal es frenado al pasar sobre una superficie slida (lnea gruesa). El perfil de velocidad (u) del fluido dentro de la capa lmite (rea sombreada) depende de la distancia a la superficie (y). Debido al rozamiento, la velocidad del fluido en contacto con la placa es nula. Fuera de la capa lmite, el fluido se desplaza prcticamente la misma velocidad que en las condiciones iniciales (u0).

Enmecnica de fluidos, lacapa lmiteocapa fronterizade unfluidoes la zona donde el movimiento de ste es perturbado por la presencia de un slido con el que est en contacto. La capa lmite se entiende como aquella en la que lavelocidaddel fluido respecto al slido en movimiento vara desde cero hasta el 99% de la velocidad de la corriente no perturbada.1La capa lmite puede ser laminar o turbulenta; aunque tambin pueden coexistir en ella zonas deflujo laminary deflujo turbulento. En ocasiones es de utilidad que la capa lmite sea turbulenta. Enaeronuticaaplicada a laaviacincomercial, se suele optar porperfiles alaresque generan una capa lmite turbulenta, ya que sta permanece adherida al perfil a mayoresngulos de ataqueque la capa lmite laminar, evitando as que el perfilentre en prdida, es decir, deje de generarsustentacin aerodinmicade manera brusca por eldesprendimiento de la capa lmite.

El espesor de la capa lmite en la zona del borde de ataque o de llegada es pequeo, pero aumenta a lo largo de la superficie. Todas estas caractersticas varan en funcin de la forma del objeto (menor espesor de capa lmite cuanta menorresistencia aerodinmicapresente la superficie: ej. forma fusiforme de un perfil alar).

Aplicaciones de su estudio[editar]La capa lmite se estudia para analizar la variacin de velocidades en la zona de contacto entre un fluido y un obstculo que se encuentra en su seno o por el que se desplaza. La presencia de esta capa es debida principalmente a la existencia de laviscosidad, propiedad inherente de cualquier fluido. sta es la causante de que el obstculo produzca una variacin en el movimiento de las lneas de corriente ms prximas a l. La variacin de velocidades, como indica elprincipio de Bernoulli, conlleva una variacin depresionesen el fluido, que pueden dar lugar a efectos como las fuerzas desustentaciny deresistencia aerodinmica.

En laatmsfera terrestre, la capa lmite es la capa de aire cercana al suelo y que se ve afectada por la conveccin debida al intercambio diurno de calor, humedad y momento con el suelo.

En el caso de un slido movindose en el interior de un fluido, una capa lmite laminar proporciona menor resistencia al movimiento.

En el caso de canales[editar]La capa lmite, en hidrulica, es la zona del flujo en un canal o en un tubo, donde se hace sentir fuertemente la rugosidad de tubo o del canal.

El efecto de la capa lmite sobre el flujo puede asimilarse a un desplazamiento ficticio hacia arriba del fondo del canal a una posicin virtual. Este desplazamiento se le denomina espesor de desplazamiento.

En el inicio del flujo en un canal que arranca, por ejemplo de un embalse o lago, el flujo es enteramente laminar. En estas situaciones se desarrolla una capa lmite laminar cuyo espesor se va incrementando. A partir de una cierta distancia del arranque del canal la capa lmite pasa a ser turbulenta, sin por ello desaparecer la capa limite laminar, cuyo espesor tiende asintticamente a un valor que es funcin de la velocidad, de la viscosidad del agua y de la rugosidad de las paredes y fondo del canal.2