Laboratorio De Reynolds
Páginas: 8 (1921 palabras)
Publicado: 8 de julio de 2012
INTRODUCCION
El objetivo de esta práctica es observar las características de los regímenes de flujo laminar y turbulento en un conducto, así como la transición entre ambos, reproduciendo el experimento original de Osborne Reynolds, y estudiando el efecto de los parámetros de dependencia.
1.0. OBJETIVOS
Relacionar la velocidad y las propiedades físicas de un fluido, así como la geometríadel ducto por el que fluye con los diversos patrones de flujo.
2.0. FUNDAMENTO TEORICO
3.1. Experimento de Osborne Reynolds.
Osborne Reynolds, cuyo retrato aparece en la Figura 1, nació en Belfast (Gran Bretaña) en 1842. En su etapa más temprana, su educación estuvo a cargo de su padre, quien además de ser un excelente matemático, estaba interesado en la Mecánica. OsborneReynolds demostró pronto sus aptitudes para la Mecánica y a la edad de 19 años comenzó a trabajar con Edward Hayes, un conocido inventor e ingeniero mecánico. Al cabo de un año decidió ingresar en Cambridge, donde se graduó con honores en 1867 y fue inmediatamente elegido miembro del Queens’ College. En 1868 consiguió ser admitido en lo que posteriormente se convertiría en la Universidad Victoria deManchester, donde permaneció como profesor hasta 1905. Falleció en 1912 a la edad de 69 años.
La investigación científica de Osborne Reynolds cubrió un amplio abanico de fenómenos físicos y de ingeniería, y estableció los fundamentos de muchos trabajos posteriores sobre flujos turbulentos, modelización hidráulica, transferencia de calor y fricción. Sus estudios sobre el origen de la turbulenciaconstituyen un clásico en la Mecánica de Fluidos, como se deduce a partir del uso general hoy en día de términos tales como número de Reynolds, tensiones de Reynolds y ecuaciones de Reynolds.
Entre sus mayores logros figuran sus ensayos de visualización de los flujos laminar y turbulento en conductos, y su análisis sobre los parámetros de dependencia de la transición a régimen turbulento, loscuales fueron publicados por vez primera en 1883, en una revista científica. La fotografía de la Figura y el esquema muestran el tanque en que Reynolds llevó a cabo sus ensayos, el cual se conserva en la actualidad en la Universidad de Manchester, aún en estado operativo.
Para visualizar las características de los flujos laminar y turbulento, Reynolds empleó un colorante inyectado en unacorriente de agua. Según muestra la instalación de la Figura, del interior del tanque de Reynolds (que está elevado respecto al suelo), parte un conducto transparente horizontal que, ya fuera del tanque, va conectado a una tubería descendente de desagüe. Debido al desnivel entre la superficie libre del tanque y el desagüe, por esta conducción circula agua. Al final de la tubería hay una válvula deregulación para controlar el caudal de agua desalojado (es decir, la velocidad de la corriente).
En ese dispositivo, el agua se introduce en el conducto horizontal a través de una boquilla o embudo, con el objeto de facilitar una circulación del agua muy regular. En la zona de la boquilla se encuentra el inyector de colorante, alimentado desde un pequeño depósito exterior a través de una manguera.Para el tipo de movimiento correspondiente a flujo por un conducto de sección circular, se puede obtener una solución analítica suponiendo flujo estacionario, simetría axial e imponiendo equilibrio entre las fuerzas de presión y las fuerzas viscosas. La solución así obtenida, que refleja una distribución de velocidad de tipo parabólico respecto a la posición radial, es la conocida ecuación deHagen-Poiseuille. En este movimiento, que es estacionario, las líneas de corriente coinciden con las trayectorias de las partículas de fluido, así como con las líneas de traza de las partículas de colorante en el ensayo de Reynolds, y no son sino rectas paralelas al eje del conducto. Sin embargo, Reynolds observó que dicho movimiento, estable y regular, sólo existe si la velocidad del flujo es...
El objetivo de esta práctica es observar las características de los regímenes de flujo laminar y turbulento en un conducto, así como la transición entre ambos, reproduciendo el experimento original de Osborne Reynolds, y estudiando el efecto de los parámetros de dependencia.
1.0. OBJETIVOS
Relacionar la velocidad y las propiedades físicas de un fluido, así como la geometríadel ducto por el que fluye con los diversos patrones de flujo.
2.0. FUNDAMENTO TEORICO
3.1. Experimento de Osborne Reynolds.
Osborne Reynolds, cuyo retrato aparece en la Figura 1, nació en Belfast (Gran Bretaña) en 1842. En su etapa más temprana, su educación estuvo a cargo de su padre, quien además de ser un excelente matemático, estaba interesado en la Mecánica. OsborneReynolds demostró pronto sus aptitudes para la Mecánica y a la edad de 19 años comenzó a trabajar con Edward Hayes, un conocido inventor e ingeniero mecánico. Al cabo de un año decidió ingresar en Cambridge, donde se graduó con honores en 1867 y fue inmediatamente elegido miembro del Queens’ College. En 1868 consiguió ser admitido en lo que posteriormente se convertiría en la Universidad Victoria deManchester, donde permaneció como profesor hasta 1905. Falleció en 1912 a la edad de 69 años.
La investigación científica de Osborne Reynolds cubrió un amplio abanico de fenómenos físicos y de ingeniería, y estableció los fundamentos de muchos trabajos posteriores sobre flujos turbulentos, modelización hidráulica, transferencia de calor y fricción. Sus estudios sobre el origen de la turbulenciaconstituyen un clásico en la Mecánica de Fluidos, como se deduce a partir del uso general hoy en día de términos tales como número de Reynolds, tensiones de Reynolds y ecuaciones de Reynolds.
Entre sus mayores logros figuran sus ensayos de visualización de los flujos laminar y turbulento en conductos, y su análisis sobre los parámetros de dependencia de la transición a régimen turbulento, loscuales fueron publicados por vez primera en 1883, en una revista científica. La fotografía de la Figura y el esquema muestran el tanque en que Reynolds llevó a cabo sus ensayos, el cual se conserva en la actualidad en la Universidad de Manchester, aún en estado operativo.
Para visualizar las características de los flujos laminar y turbulento, Reynolds empleó un colorante inyectado en unacorriente de agua. Según muestra la instalación de la Figura, del interior del tanque de Reynolds (que está elevado respecto al suelo), parte un conducto transparente horizontal que, ya fuera del tanque, va conectado a una tubería descendente de desagüe. Debido al desnivel entre la superficie libre del tanque y el desagüe, por esta conducción circula agua. Al final de la tubería hay una válvula deregulación para controlar el caudal de agua desalojado (es decir, la velocidad de la corriente).
En ese dispositivo, el agua se introduce en el conducto horizontal a través de una boquilla o embudo, con el objeto de facilitar una circulación del agua muy regular. En la zona de la boquilla se encuentra el inyector de colorante, alimentado desde un pequeño depósito exterior a través de una manguera.Para el tipo de movimiento correspondiente a flujo por un conducto de sección circular, se puede obtener una solución analítica suponiendo flujo estacionario, simetría axial e imponiendo equilibrio entre las fuerzas de presión y las fuerzas viscosas. La solución así obtenida, que refleja una distribución de velocidad de tipo parabólico respecto a la posición radial, es la conocida ecuación deHagen-Poiseuille. En este movimiento, que es estacionario, las líneas de corriente coinciden con las trayectorias de las partículas de fluido, así como con las líneas de traza de las partículas de colorante en el ensayo de Reynolds, y no son sino rectas paralelas al eje del conducto. Sin embargo, Reynolds observó que dicho movimiento, estable y regular, sólo existe si la velocidad del flujo es...
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