Thread by @hidravlc

¿Habéis visto vídeos como éste etiquetados como "flujo laminar"? Tras millones de visualizaciones, si se trata o no flujo laminar ha generado mucho debate.

Vamos a analizar la cuestión desde el punto de vista de la mecánica de fluidos. ¡Hilo va! 💦🌪️

En primer lugar, flujo laminar es aquel en el fluido se mueve ordenadamente en capas más o menos paralelas ("láminas") sin intersecciones de trayectorias ni apenas procesos de mezcla entre sí. Aquí tenéis un buen ejemplo:

Por oposición, el flujo turbulento se caracteriza por sus grandes fluctuaciones de velocidad y presión, su comportamiento tridimensional y caótico, su difícil predictibilidad y la presencia de procesos de mezcla apreciables. 🌪️

Bien, pues los chorros presentados como "flujo laminar" en las redes sociales son, sin atisbo de duda, turbulentos. Para empezar, en ellos, se observa que las trayectorias se cruzan entre sí (el chorro parece una trenza). ¿Cómo puede ser flujo laminar, hermanos y hermanas?

Pero, si mi palabra no os basta, veamos qué diría el Sr. Osborne Reynolds, autor del experimento que lleva su nombre y que nos permite diferenciar un flujo laminar de otro turbulento inyectando un trazador (tinta) en su seno.

Vaya, que el tal Reynolds debía pilotar del tema. Tanto que, en su honor, se llamó número de Reynolds, al parámetro que indica si un flujo es laminar o turbulento según tres propiedades: su velocidad, una longitud característica (diámetro hidráulico) y la viscosidad del fluido.

Si fuésemos a un plano más teórico, diríamos que el número de Reynolds representa la relación entre las fuerzas inerciales y viscosas que actúan sobre un fluido en movimiento. 🤓

Pero eso es harina de otro costal.

El caso es que, a fin de salir de dudas, decidí replicar el experimento del "flujo laminar" en el laboratorio y el resultado, como podéis ver, es el efecto de "congelación" de los vídeos virales, pero se trata de un flujo totalmente turbulento. Veamos por qué.

DATOS DEL EXPERIMENTO:

- Q = 6,5 l/min

- ⌀ = 1,12 cm

- v = 1,1 m/s

- T = 16,5 ºC

- ν = 1,1·10-⁶ m²/s

- Re = 11.270

El Re>10.000 indica que el régimen es totalmente turbulento (y eso sin tener en cuenta la contracción del flujo, que hace el ⌀ menor, ergo el Re mayor).

Por cierto, todo hecho con material rudimentario, por si queréis repetir el experimento en casa. Sólo necesitáis:
- embudo
- toma de agua
- material poroso (p.ej. esponja)
- termómetro
- el cubo de la batidora
- cronómetro
- jeringuilla hipodérmica
- tinta

Entonces, ¿dónde está el truco? ¿Por qué parece congelado el flujo? Hay varias razones.

De entrada, que un flujo sea turbulento no significa que sea MUY turbulento. Puede que las fluctuaciones turbulentas no sean perceptibles al ojo humano. O que la energía cinética turbulenta sea insuficiente para romper la interfaz aire-agua y no veamos aireación del flujo.

Además, los vídeos virales de "flujo laminar" suelen tener una calidad bastante pobre. Aquí, la baja resolución, la cámara móvil y la iluminación regulinchi que los caracteriza ayudan a disimular las fluctuaciones turbulentas fenomenalmente. No sé si me explico...

#Hoax 👽🛸

Veamos qué ocurre cuando mejoramos la iluminación y la resolución del vídeo y fijamos la cámara. ¿A que ahora sí se aprecian las pequeñas fluctuaciones turbulentas en el seno del chorro? Esto ocurre gracias al diferente índice de refracción del aire y el agua.

E pur si muove! 🙃

Por otro lado, en el vídeo anterior vemos cómo la tinta inyectada tiende a difuminarse, lo que ocurre, según el experimento de Reynolds, únicamente en flujos turbulentos. Ocurre lentamente porque es, como se ha dicho, un flujo poco turbulento.

Pero ocurre, ergo NO ES LAMINAR.

Además, dado que suelen mostrar cierta periodicidad, las fluctuaciones turbulentas pueden esconderse tras el #aliasing si se registran en vídeo con frecuencia de muestreo (fps) insuficiente, como ocurre en este hipnótico experimento. 🔊💦

Vaya, que si los chorros de los vídeos virales son "flujo laminar", este helicóptero es mágico y puede levitar con el rotor parado. ✨🚁

La turbulencia es compleja. Es lo que Lorenz llamó "caos determinístico": conocemos las leyes que la gobiernan, pero hay tantos factores implicados que no podemos predecir su comportamiento a largo plazo. Total, que es normal fiarse de la intuición y errar. 🌪️

De hecho, la celebérrima Teoría del Caos, sobre la que descansa el famoso Efecto Mariposa, fue concebida por Edward Lorenz, matemático y meteorólogo, se dice que inspirado por el estudio del flujo atmosférico, uno de los más complejos que existen. 🦋🌬️🌍

También se dice (apócrifamente, creo) que Heisenberg, padre del Principio de Incertidumbre, dijo en su lecho de muerte: "cuando conozca a Dios, le preguntaré por la Relatividad y la Turbulencia y me temo que tendrá respuesta para lo primero".

Eso es todo. Por cierto, quiero compartir el diseño que ha hecho la compañera @BeatrizNacher para meterse conmigo por perder el tiempo con estas cosas. Es una artista, podéis ver lo que hace en los ratos que le deja el doctorado en Instagram: @bealettering

#SoyFlujolaminarista

Y recordad: