Práctica 2 lab 1

OBJETIVO:
Realizar el experimento de Reynolds para observar el perfil de velocidad en los flujos laminar y turbulento así como la determinación del número de Reynolds.

TEORÍA Y DESARROLLO MATEMÁTICO
Es muy importante el tipo de flujo que presenta el desplazamiento de un fluido. Cuando un fluido se mueve por un canal cerrado lo hace según diferentes regímenes que dependen de las condicionesexistentes.
Cuando la velocidad de flujo es baja, el desplazamiento es ordenado y uniforme. El fluido se mueve en capas o láminas que se deslizan unas sobre otras, presentándose sólo intercambio molecular de momento. Actúan fuerzas cortantes viscosas que resisten el movimiento relativo de capas adyacentes. Este régimen se denomina flujo laminar. Para este tipo de flujo se obtuvo la ley deviscosidad de Newton.
Cuando la velocidad es alta, se observa una corriente con formación de remolinos, con pequeños paquetes de partículas de fluido que se mueven en todas direcciones con movimiento errático y con intercambio de momento transversal violento. Este tipo de flujo se denomina flujo turbulento. La existencia de los flujos laminar y turbulento fue descripta cualitativamente por OsborneReynolds en 1883.
Reynolds realizó sus experimentos utilizando un depósito de agua con un tubo de vidrio conectado horizontalmente. En el extremo del tubo colocó una válvula para regular el caudal. A través de una boquilla de inyección se introduce una corriente muy delgada y uniforme de solución colorante que se deja fluir en forma paralela al eje del tubo. Se abre la válvula y se deja circular elagua. Cuando la velocidad del fluido es baja, el colorante inyectado forma una sola línea, similar un hilo, que se desplaza en una línea recta a lo largo del tubo. No hay mezcla lateral del fluido como puede verse en la Figura 2.1.

Figura 2.1. Flujo laminar.
Este patrón corresponde al régimen laminar. Al aumentar la velocidad del agua, se observa que al llegar a cierto límite la línea decolorante se dispersa y se ve la formación de remolinos, como lo muestra la Figura 2.2.

Figura 2.2. Flujo turbulento.
Se ha demostrado que la transición del flujo laminar al turbulento en tuberías es una función de la velocidad, la densidad y viscosidad del fluido y el diámetro del tubo. Estas variables se correlacionan en un número adimensional conocido como Número de Reynolds, cuya expresión es:NRe= Dvρμ (A)
Donde NRe es el número de Reynolds, D es el diámetro de la cañería, ρ es la densidad del fluido, µ es la viscosidad del fluido y v es la velocidad promedio del fluido.
El número de Reynolds es la relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas de la corriente fluida. Esta relación esla que determina la inestabilidad del flujo que conduce a un régimen turbulento.
Para un fluido que circula en un conducto circular recto se encontró que cuando el número de Reynolds es menor de 2100, el flujo es siempre laminar. Por encima de 4000 el régimen es turbulento. Para valores de número de Reynolds intermedios se tiene una región de transición donde puede haber aparición de remolinos.Es por esta razón que el valor que realmente tiene importancia práctica es 2100 que indica el máximo valor de número de Reynolds para tener flujo laminar.

MATERIAL Y EQUIPO

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Figura 2.3. Tanque de almacenamiento para el agua. | Figura 2.4. Embudo de separación para el permanganato de potasio. |
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Figura 2.5. Tubo de vidrio de aproximadamente 2 cm de diámetro con un tubocapilar en el centro. | Figura 2.6. Probeta. |
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Figura 2.7. Termómetro. | Figura 2.8. Cronómetro. |
PROCEDIMIENTO EMPLEADO
1. Llenar el tanque de almacenamiento de agua hasta una medida justa, que sea suficiente para el experimento.
2. Colocar el embudo de separación por un costado del tanque y lo conectamos al tubo de vidrio para que entre en contacto el permanganato con el agua y poder...