Determinación De Tipo De Flujo Según Reynolds

Universidad Tecnológica Metropolitana.
Departamento de Mecánica.
Laboratorio de Fluidos.

Experiencia N°1:
“Determinación de tipo de flujo según Reynolds”



Introducción Teórica:
En esta experiencia se determinara el comportamiento de los fluidos líquidos, los cuales dependerán de su flujo, basándose en el Número de Reynolds.

El número de Reynolds debe su nombre a quien lodescribió en 1883 Osborne Reynolds (1842-1912). Fue un ingeniero y físico irlandés quien realizó importantes descubrimientos a la dinámica de fluidos y la hidrodinámica, caracterizándose aún más por introducir el número de Reynolds.

Para estudiar el comportamiento de los fluidos, Reynolds se baso en las condiciones que experimenta la circulación de un fluido al interior de una tubería.

Determino que:* Flujo Laminar: movimiento en el cual las partículas del fluido viajan en una aparente armonía, de forma paralela a las paredes que lo rodean, siguiendo trayectorias definidas, queriendo decir que las partículas se desplazan en forma de capas o láminas.

* Flujo Turbulento: Al aumentar la velocidad del flujo se genera un punto crítico de velocidad, y por ello las partículas cambian detrayectoria. Al cambiar de una trayectoria a otra, las partículas chocan entre sí cambiando su rumbo.

Reynolds estableció criterios para determinar la presencia de flujo laminar o turbulento:
1.
Turbulento
Laminar

2300
Re

* Valores inferiores a 2300 se determina como flujo laminar.
* Valores superiores a 2300 se determina como flujo turbulento.

2.
TurbulentoTransición
Laminar

4000
2000
Re

* Valores inferiores a 2000 se determina como flujo laminar.
* Valores en 2000 y 4000 se determina flujo de transición.
* Valores superiores a 4000 se determina como flujo turbulento.

Ecuación de Reynolds

Objetivos:
En esta experiencia se logrará:

* Observar los diferentes regímenes de flujo de escurrimiento que experimenta elfluido y sus periodos de transición.
* Determinar de manera cualitativa el tipo de flujo y su comportamiento con respectivos valores teóricos.
* Obtención de la ecuación para calcular el número de Reynolds en función del caudal.

Descripción experimental:

* Identificar las piezas que componen el equipo y reconocer las funciones de cada una de ellas, verificar que los estanques superiore inferior contengan un nivel óptimo de agua, verificar que la válvula del estanque superior este abierta y la válvula del estanque inferior este cerrada, luego de haber realizado estos procedimientos encender la bomba.
* Posteriormente se tomaran 6 datos para flujo laminar y 6 datos para flujo turbulento, modificando el flujo del agua con la válvula compuerta y al mismo tiempo modificando elflujo del colorante purpura, el cual actúa tiñendo el flujo, y nos permitirá determinar si es flujo laminar o turbulento.
* Para cada una de las mediciones que tomaremos se calculara el caudal, para el cálculo de este se dispondrá de un recipiente medido en ml y un cronómetro.

Datos experimentales:

T° del agua = 14,5°C
D = 33,6 mm (diámetro interno)

Numero deMediciones | Tiempo(seg) | Volumen (ml) | Caudal (ml/seg) | Tipo de flujo |
1 | 54 | 3000 | 55,555 | Laminar |
2 | 77 | 3000 | 38,961 | Laminar |
3 | 58 | 3000 | 51,724 | Laminar |
4 | 66 | 3000 | 45,455 | Laminar |
5 | 56 | 3000 | 53,571 | Laminar |
6 | 59 | 3000 | 50, 847 | Laminar |
7 | 15 | 2000 | 133,333 | Turbulento |
8 | 37 | 2000 | 54,054 | Turbulento |
9 | 14 | 2000 | 142,857 | Turbulento |10 | 7 | 2000 | 285,714 | Turbulento |
11 | 4 | 2000 | 500 | Turbulento |
12 | 41 | 2000 | 48,780 | Turbulento |

Calculamos la viscosidad del agua, a una temperatura de 14,5°C:

Se busca en la tabla número 2 de viscosidad cinemática, interpolando se tiene que:

Temperatura (°C) | Viscocidad Cinemática (m2/s) |
10 | 1,308 |
14,5 | ʋx |
15 | 1,142 |

ʋx = 10 – 15...