Pr ctica 1 Flujo Laminar y Turbulento

Tabla de contenidos
Introducción 2
Objetivos 2
Marco Teórico 2
Metodología 3
Instrumentos utilizados 3
Procedimiento 4
Presentación de resultados y cálculos 5
Análisis de los resultados 5
Guía de la síntesis 7
Ejercicio de diseño 7
Conclusión 8
Bibiliografía 8


Introducción

Vivimos rodeados de tuberías, canales y demás medios por los cuales el agua pasa constantemente, con el fin de que éstasea transportada a diversos lugares: nuestra casa, fincas, campos vegetales, acueductos, edificios, parques de agua, etc. Lamentablemente, no nos damos cuenta de que es gracias a un “simple indicador numérico” que es posible conocer y manipular el agua a tal magnitud, que nos permita realizar todas las operaciones anteriormente mencionada.
Este número, es el número de Reynolds y si no fuera porsu capacidad de poder relacionar la viscosidad de los fluidos y discernir entre los diferentes tipos de flujo que un fluido puede llegar a tener, los reactores, los acueductos, los parques de agua, e incluso el agua que sale del grifo de nuestra casa no existirían. Es por eso que es muy importante su estudio y comprensión del mismo.

Objetivos
Reproducir el experimento clásico realizado por elIng. Osborne – Reynolds respecto a las condiciones de flujo de los fluidos.
Observar la diferencia entre el flujo laminar, turbulento, transición y los diferentes perfiles de velocidad.
Calcular el número de Reynolds.
Marco Teórico

Un fluido es un elemento que al aplicarle un esfuerzo cortante se pone en movimiento.1 Mientras que la viscosidad es “Propiedad de los fluidos que caracteriza suresistencia a fluir, debida al rozamiento entre sus moléculas”2. En otras palabras, la viscosidad es la fuerza que se le opone al movimiento de un fluido.
Caudal: “Cantidad de un líquido o un gas que fluye en un determinado lugar por unidad de tiempo.”3 Es decir, el caudal es la cantidad de fluido que pasa por un área en un tiempo determinado. Su expresión matemática es como sigue:

Donde Q es elcaudal. A es el área del tubo por el cual el fluido pasa. V es la velocidad con la cual el fluido atraviesa el tubo.

Número de Reynolds: Como tratado con anterioridad, el número de Reynolds es de gran importancia para la mecánica de fluidos e hidráulica. Con este número es posible pronosticar el tipo de flujo: laminar, turbulento o de transición.4
El flujo laminar es aquel que posee un número deReynolds de 2000 o inferior. El aspecto del fluido es lineal. Es decir, se puede ver que los flujos son paralelos entre sí
El flujo turbulento, es aquel que posee un número de Reynolds de 4000 o superior. A diferencia del laminar, éste no posee un flujo en paralelo, sino trayectorias circulares erráticas (parecidas a remolinos). En otras palabras, el flujo se mezcla de manera caótica.5
Sin embargo,aquel flujo que esté dentro de los 2000 y 4000, se considera como flujo en transición. Como su nombre lo indica, es un período transitorio entre el flujo laminar al turbulento y viceversa.

Aritméticamente, el número de Reynolds se calcula de la siguiente manera:



Donde NR es el número de Reynolds. Vc es la velocidad crítica. D es el diámetro del tubo por el cual el fluido pasa. v es laviscosidad cinemática del fluido (en este caso es agua).

Metodología

Instrumentos utilizados
1. Banco Hidráulico (F1 – 10)
2. Equipo de demostración Osborne-Reynolds (F1-20)
3. Azul de metileno 6
4. Termómetro
5. Cronómetro
6. Manual de laboratorio + lápiz
7. Probeta de 1000 ml.

Procedimiento
(Lea todos los pasos antes de realizar el experimento)
1. Del equipo de demostración, salen dos tubos:uno de la parte superior del recipiente y otro de la parte inferior. El de la parte inferior, conectarlo a la salida de agua del banco hidráulico (F1 – 10) y el de la parte superior déjelo colocado en la parte inferior del equipo de demostración.
2. Gire la manecilla para que comience el flujo de agua. No girarla mucho, sólo permita un poco del flujo.
3. Esperar hasta que la parte superior...