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Publicado: 23 de noviembre de 2014
ENSAYO N° DE REYNOLDS
Marco Teórico
A partir del experimento realizado por Osborne Reynolds (1842-1912), conocido por determinar los factores que afectan el movimiento de los fluidos, el número de Reynolds caracteriza la naturaleza de los fluidos que circulan en sistemas de tubería. (L. Mott, 2006).El experimento consistía en la adición de tinta (anilina mineral) a una tubería simple, de lacual pasara un fluido con características similares al agua. Por medio de la tinta, se podían observar el tipo de fluido que se presentaba al aumentar o disminuir la velocidad del caudal. Los fluidos identificados en el experimento, son el flujo laminar, el flujo turbulento y el flujo transicional. Cada uno, se produce a través del movimiento de las partículas y como resultado también de laviscosidad del fluido.
La viscosidad cinemática del agua y del aire varía de acuerdo a la temperatura y se puede determinar de acuerdo a la siguiente gráfica:
Figura 1. Viscosidad cinemática del agua y del aire a la presión atmosférica del nivel del mar
Fuente: Sotelo . (2007)
La trayectoria de la tinta se observa de la siguiente manera:
Figura 2. Determinación de flujo a partir deobservaciones de Reynolds
fuente
La relación que determinó Reynolds para la observación de cada tipo de flujo fue la siguiente:
N° Reynolds= Velocidad x diámetro de la tubería interna
Viscosidad cinemática del fluido
Cuando el N° de Reynolds esta entre los siguientes rangos, se puede clasificar el flujo en:
FLUJO LAMINAR: Cuando el N° de Reynolds esta entre 0 y 2000. Se caracteriza porque elmovimiento de las partículas sigue unas trayectorias separadas definidas que no necesariamente son paralelas. (Sotelo, 2007)
FLUJO TRANSICIONAL: Cuando de N° de Reynolds esta entre 2000 y 4000. Es el lapso entre el cambio del flujo laminar al flujo turbulento, y es difícil de percibir.
FLUJO TURBULENTO: Cuando el N° de Reynolds es mayor que 4000. Las partículas se mueven por trayectorias inestables.Figura 3.Descripcion del comportamiento del flujo
fuente
Rugosidad:
Procedimiento
Para la realización del laboratorio fueron necesarios los siguientes instrumentos:
Termómetro digital.
Cronómetro
Probeta
Flexómetro
Anilina Mineral
Tanque con flujo constante de agua y con una tubería lisa.
1. A partir del tanque destinado para la realización del ensayo del N° de Reynolds, seprocede a dejar fluir el agua por aproximadamente 20 segundos para que el sistema hidráulico se estabilice. El caudal se deja con ¼ de giro de la válvula del sistema. También se toma la temperatura con el termómetro digital y el diámetro de la tubería con el flexómetro.
2. Después de esperar dicho tiempo, se procede a verter al sistema la anilina mineral, donde se observa una delgada línea en elmedio de la tubería por la que pasa el agua. Al mismo tiempo se toman dos volúmenes con la probeta y el tiempo que se demora en llenar ese volumen con el cronómetro. Ello se realiza para poder determinar experimentalmente el caudal y por ende la velocidad.
3. El anterior paso se realiza varias veces, con distintas aberturas o giros de la válvula del sistema. Los giros son ½, 5/8, ¾, 7/8, 1, 1¼, 1 ½, 2, 2 ½ y 2 ¾. De igual manera se toman los volúmenes y los tiempos respectivos al giro.
4. Después de haber terminado los anteriores pasos, se procede a realizar el mismo ensayo, con la diferencia de empezar con la abertura o el giro más grande del sistema. Se toman los datos de volumen y tiempo.
PREGUNTAS:
1. ¿Cuál es la principal variable para modificar el N° de Reynolds?
Laprincipal variable para poder modificar el N° de Reynolds es la velocidad ya que el diámetro es constante y la viscosidad del fluido también.
2. Según sus resultados, ¿cuál es la velocidad crítica del experimento?
Para Reynolds el flujo laminar se vuelve inestable cuando el N° de Reynolds ha excedido un valor crítico, para tornarse después en turbulento. (Sotelo, 2007)
Según lo mencionado...
Marco Teórico
A partir del experimento realizado por Osborne Reynolds (1842-1912), conocido por determinar los factores que afectan el movimiento de los fluidos, el número de Reynolds caracteriza la naturaleza de los fluidos que circulan en sistemas de tubería. (L. Mott, 2006).El experimento consistía en la adición de tinta (anilina mineral) a una tubería simple, de lacual pasara un fluido con características similares al agua. Por medio de la tinta, se podían observar el tipo de fluido que se presentaba al aumentar o disminuir la velocidad del caudal. Los fluidos identificados en el experimento, son el flujo laminar, el flujo turbulento y el flujo transicional. Cada uno, se produce a través del movimiento de las partículas y como resultado también de laviscosidad del fluido.
La viscosidad cinemática del agua y del aire varía de acuerdo a la temperatura y se puede determinar de acuerdo a la siguiente gráfica:
Figura 1. Viscosidad cinemática del agua y del aire a la presión atmosférica del nivel del mar
Fuente: Sotelo . (2007)
La trayectoria de la tinta se observa de la siguiente manera:
Figura 2. Determinación de flujo a partir deobservaciones de Reynolds
fuente
La relación que determinó Reynolds para la observación de cada tipo de flujo fue la siguiente:
N° Reynolds= Velocidad x diámetro de la tubería interna
Viscosidad cinemática del fluido
Cuando el N° de Reynolds esta entre los siguientes rangos, se puede clasificar el flujo en:
FLUJO LAMINAR: Cuando el N° de Reynolds esta entre 0 y 2000. Se caracteriza porque elmovimiento de las partículas sigue unas trayectorias separadas definidas que no necesariamente son paralelas. (Sotelo, 2007)
FLUJO TRANSICIONAL: Cuando de N° de Reynolds esta entre 2000 y 4000. Es el lapso entre el cambio del flujo laminar al flujo turbulento, y es difícil de percibir.
FLUJO TURBULENTO: Cuando el N° de Reynolds es mayor que 4000. Las partículas se mueven por trayectorias inestables.Figura 3.Descripcion del comportamiento del flujo
fuente
Rugosidad:
Procedimiento
Para la realización del laboratorio fueron necesarios los siguientes instrumentos:
Termómetro digital.
Cronómetro
Probeta
Flexómetro
Anilina Mineral
Tanque con flujo constante de agua y con una tubería lisa.
1. A partir del tanque destinado para la realización del ensayo del N° de Reynolds, seprocede a dejar fluir el agua por aproximadamente 20 segundos para que el sistema hidráulico se estabilice. El caudal se deja con ¼ de giro de la válvula del sistema. También se toma la temperatura con el termómetro digital y el diámetro de la tubería con el flexómetro.
2. Después de esperar dicho tiempo, se procede a verter al sistema la anilina mineral, donde se observa una delgada línea en elmedio de la tubería por la que pasa el agua. Al mismo tiempo se toman dos volúmenes con la probeta y el tiempo que se demora en llenar ese volumen con el cronómetro. Ello se realiza para poder determinar experimentalmente el caudal y por ende la velocidad.
3. El anterior paso se realiza varias veces, con distintas aberturas o giros de la válvula del sistema. Los giros son ½, 5/8, ¾, 7/8, 1, 1¼, 1 ½, 2, 2 ½ y 2 ¾. De igual manera se toman los volúmenes y los tiempos respectivos al giro.
4. Después de haber terminado los anteriores pasos, se procede a realizar el mismo ensayo, con la diferencia de empezar con la abertura o el giro más grande del sistema. Se toman los datos de volumen y tiempo.
PREGUNTAS:
1. ¿Cuál es la principal variable para modificar el N° de Reynolds?
Laprincipal variable para poder modificar el N° de Reynolds es la velocidad ya que el diámetro es constante y la viscosidad del fluido también.
2. Según sus resultados, ¿cuál es la velocidad crítica del experimento?
Para Reynolds el flujo laminar se vuelve inestable cuando el N° de Reynolds ha excedido un valor crítico, para tornarse después en turbulento. (Sotelo, 2007)
Según lo mencionado...
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