experimento de reynolds
Páginas: 8 (1837 palabras)
Publicado: 28 de enero de 2014
1 El experimento de Reynolds
El ingeniero alemán Gotthilf Hagen (1797-1884) fue quien primero realizó experimentos con flujo interno, utilizando agua con aserrín en una tubería de latón y reportando que el comportamiento del fluido a la salida de la tubería dependía de su diámetro y de la velocidad y temperatura del fluido.
Posteriormente, el profesor británico de ingeniería Osborne Reynolds(1842-1912), luego de terminar su estudio de flujo en medio poroso, realizó experimentos en un montaje especial (Figura 1) para estudiar más a fondo lo encontrado por Hagen para varias temperaturas y diámetros. Fue así como en 1883, reportó la existencia de regímenes de flujo y los clasificó de acuerdo a un parámetro que pudo deducir y que ahora lleva su nombre: el Número de Reynolds.
Figura1. Montaje experimental de Reynolds
El montaje consistía en un tanque de agua con una tubería de vidrio dentro de la cual inyectó por sifón una fina corriente de tinta, regulando el flujo con una válvula que abría con una palanca larga.
2.2 El número de Reynolds
El número de Reynolds (Re) es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos detransporte para caracterizar el movimiento de un fluido. Este número recibe su nombre en honor de Osborne Reynolds, quien lo describió en 1883.
El número de Reynolds relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos. Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos casosrelacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande). Desde un punto de vista matemático el número de Reynolds de un problema o situación concreta se define por medio de la siguiente fórmula:
Re=ρVL/μ=VD/v (Ecuacion 1)
3.2.- Experimento de Reynolds.
La existencia de dos tipos de flujo viscoso es un fenómenoaceptado universalmente. El humo que emana de un cigarro encendido es visto como un flujo suave y uniforme durante una longitud pequeña de su fuente, después ocurre un cambio abrupto a un flujo muy irregular, con un patrón inestable. Un comportamiento similar puede ser observado para agua que fluye lentamente en un grifo.
El flujo bien ordenado ocurre cuando las capas de fluido adyacente sedeslizan suavemente una sobre la otra con mezclado entre las capas o flujo laminar que ocurre a nivel molecular. De este tipo de flujo, la relación de la viscosidad de Newton fue derivada, con el objetivo de medir la viscosidad, el flujo laminar debe existir.
El segundo régimen de flujo, en dónde pequeños paquetes de partículas de fluido son transferidas entre las capas, dándole una naturalezaoscilatoria, a esto se le llama régimen de flujo turbulento.
La existencia del flujo turbulento y laminar, aunque reconocido hace poco, fue descrito primero por Reynolds en 1883. Su experimento clásico es ilustrado en la figura 3.1. El agua fluye a través de tubos transparentes cuyo flujo es controlado por una válvula. Se introduce tinta con la misma gravedad específica que el agua dentro del tuboabierto y se observa su comportamiento para flujo de agua en tubos progresivamente mas largos. A bajos velocidades de flujo, los patrones de la tinta fueron regulares y se forma una solo línea de color como se muestra en la figura 3.1(a). A altas velocidades de flujo, sin embargo, la tinta se dispersa a través del tubo debido a un movimiento muy irregular del fluido.
Figura 3.1.- Experimentode Reynolds.
La diferencia en la apariencia de la tinta se debe a la naturaleza ordenada del flujo laminar para el primer caso y el carácter aleatorio del flujo turbulento en el último caso. La transición del flujo laminar al turbulento, es una función de la velocidad de flujo. Reynolds encontró en la única variable que determina la naturaleza del flujo en tubos, siendo las otras variables...
El ingeniero alemán Gotthilf Hagen (1797-1884) fue quien primero realizó experimentos con flujo interno, utilizando agua con aserrín en una tubería de latón y reportando que el comportamiento del fluido a la salida de la tubería dependía de su diámetro y de la velocidad y temperatura del fluido.
Posteriormente, el profesor británico de ingeniería Osborne Reynolds(1842-1912), luego de terminar su estudio de flujo en medio poroso, realizó experimentos en un montaje especial (Figura 1) para estudiar más a fondo lo encontrado por Hagen para varias temperaturas y diámetros. Fue así como en 1883, reportó la existencia de regímenes de flujo y los clasificó de acuerdo a un parámetro que pudo deducir y que ahora lleva su nombre: el Número de Reynolds.
Figura1. Montaje experimental de Reynolds
El montaje consistía en un tanque de agua con una tubería de vidrio dentro de la cual inyectó por sifón una fina corriente de tinta, regulando el flujo con una válvula que abría con una palanca larga.
2.2 El número de Reynolds
El número de Reynolds (Re) es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos detransporte para caracterizar el movimiento de un fluido. Este número recibe su nombre en honor de Osborne Reynolds, quien lo describió en 1883.
El número de Reynolds relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos. Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos casosrelacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande). Desde un punto de vista matemático el número de Reynolds de un problema o situación concreta se define por medio de la siguiente fórmula:
Re=ρVL/μ=VD/v (Ecuacion 1)
3.2.- Experimento de Reynolds.
La existencia de dos tipos de flujo viscoso es un fenómenoaceptado universalmente. El humo que emana de un cigarro encendido es visto como un flujo suave y uniforme durante una longitud pequeña de su fuente, después ocurre un cambio abrupto a un flujo muy irregular, con un patrón inestable. Un comportamiento similar puede ser observado para agua que fluye lentamente en un grifo.
El flujo bien ordenado ocurre cuando las capas de fluido adyacente sedeslizan suavemente una sobre la otra con mezclado entre las capas o flujo laminar que ocurre a nivel molecular. De este tipo de flujo, la relación de la viscosidad de Newton fue derivada, con el objetivo de medir la viscosidad, el flujo laminar debe existir.
El segundo régimen de flujo, en dónde pequeños paquetes de partículas de fluido son transferidas entre las capas, dándole una naturalezaoscilatoria, a esto se le llama régimen de flujo turbulento.
La existencia del flujo turbulento y laminar, aunque reconocido hace poco, fue descrito primero por Reynolds en 1883. Su experimento clásico es ilustrado en la figura 3.1. El agua fluye a través de tubos transparentes cuyo flujo es controlado por una válvula. Se introduce tinta con la misma gravedad específica que el agua dentro del tuboabierto y se observa su comportamiento para flujo de agua en tubos progresivamente mas largos. A bajos velocidades de flujo, los patrones de la tinta fueron regulares y se forma una solo línea de color como se muestra en la figura 3.1(a). A altas velocidades de flujo, sin embargo, la tinta se dispersa a través del tubo debido a un movimiento muy irregular del fluido.
Figura 3.1.- Experimentode Reynolds.
La diferencia en la apariencia de la tinta se debe a la naturaleza ordenada del flujo laminar para el primer caso y el carácter aleatorio del flujo turbulento en el último caso. La transición del flujo laminar al turbulento, es una función de la velocidad de flujo. Reynolds encontró en la única variable que determina la naturaleza del flujo en tubos, siendo las otras variables...
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