Cuba de reynolds

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CUBA DE REYNOLDS

Experiencia Nº 03

I. OBJETIVOS
• Visualizar los distintos regímenes de flujo en una tubería.
• Determinar los números de Reynolds correspondientes a los regímenes de flujo visualizados.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

EL EXPERIMENTO DE REYNOLDS

Reynolds en 1883 presentaba el siguiente dilema, en sus extensos trabajos: "Aunque las ecuaciones de lahidrodinámica sean aplicables al movimiento laminar, o sea sin remolinos, mostrando que entonces la resistencia es proporcional a la velocidad, no habían arrojado hasta ese entonces ninguna luz sobre las circunstancias de las cuales dicho movimiento depende.

Reynolds buscaba determinar si el movimiento del agua si era laminar o turbulento, existen varias influencias para el orden, como su viscosidad oaglutinamiento, cuando más glutinoso sea el fluido, menos probable es que el movimiento regular se altere en alguna ocasión. Por otro lado tanto la velocidad y el tamaño son favorables a la inestabilidad, cuanto más ancho sea el canal y más rápida la velocidad mayor es la probabilidad de remolinos.

Reynolds bajo el punto de vista dimensional y con las ecuaciones fundamentales del movimientocomenzó a resolver dichas dudas. A presión constante, pensó, las ecuaciones del movimiento de un fluido equilibran el efecto de inercia, representado por la energía cinética contenida en la unidad de volumen, (U2, con el efecto viscoso, representado por el esfuerzo de Newton, (U/c, donde U es la velocidad media y c una longitud característica de la corriente en estudio (el diámetro del tubo porejemplo). Dio origen al siguiente parámetro llamado "Número de Reynolds":

Efecto de inercia/Efecto viscoso = (U2/ ((U/c) = (Uc/(

[pic]

Número de Reynolds

El número de Reynolds es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido.

Como todo número adimensional es un cociente, unacomparación. En este caso es la relación entre los términos convectivos y los términos viscosos de las ecuaciones de Navier-Stokes que gobiernan el movimiento de los fluidos.

Por ejemplo un flujo con un número de Reynolds alrededor de 100.000 (típico en el movimiento de una aeronave pequeña, salvo en zonas próximas a la capa límite) expresa que las fuerzas viscosas son 100.000 veces menores quelas fuerzas convectivas, y por lo tanto aquellas pueden ser ignoradas. Un ejemplo del caso contrario sería un cojinete axial lubricado con un fluido y sometido a una cierta carga. En este caso el número de Reynolds es mucho menor que 1 indicando que ahora las fuerzas dominantes son las viscosas y por lo tanto las conectivas pueden despreciarse. Otro ejemplo: En el análisis del movimiento defluidos en el interior de conductos proporciona una indicación de la pérdida de carga causada por efectos viscosos.

Además el número de Reynolds permite predecir el carácter turbulento o laminar en ciertos casos. Así por ejemplo en conductos si el número de Reynolds es menor de 2200 el flujo será laminar y si es mayor de 2200 el flujo será turbulento. El mecanismo y muchas de las razones por lascuales un flujo es laminar o turbulento es todavía hoy objeto de especulación.

Según otros autores:

Para valores de [pic]el flujo se mantiene estacionario y se comporta como si estuviera formado por laminas delgadas, que interactúan solo en base a esfuerzos tangenciales, por eso a este flujo se le llama flujo laminar. El colorante introducido en el flujo se mueve siguiendo una delgada líneaparalela a las paredes del tubo.

Para valores de [pic] la línea del colorante pierde estabilidad formando pequeñas ondulaciones variables en el tiempo, manteniéndose sin embargo delgada. Este régimen se denomina de transición.

Para valores de [pic], después de un pequeño tramo inicial con oscilaciones variables, el colorante tiende a difundirse en todo el flujo. Este régimen es llamado...
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