Numero de reynolds

Universidad Rafael Landivar
Facultad de Ingeniería
Hidráulica
Primer Semestre 2010

Numero de Reynolds

Juan Pablo Rivera
Geovanni Sánchez
Juan Pablo Campos

Fecha: 04 de febrero de 2010

Introducción

Los diferentes regímenes de flujo y la asignación de valores numéricos de cada uno fueron reportados por primera vez por Osborne Reynolds en 1883. Reynolds observo que el tipo deflujo adquirido por un líquido que fluye dentro de una tubería depende de la velocidad del líquido, el diámetro de la tubería y de algunas propiedades físicas del fluido.

En este experimento se busco establecer como ocurre el fenómeno de los flujos laminar, transición y turbulento por medio de un tubo PVC, que se le hicieron agujeros a diferentes alturas (determinadas teóricamente) a las cualesocurrían tales efectos.

En conclusión podemos afirmar que los resultados fueron satisfactorios, ya que los cálculos teóricos dieron como resultado el fenómeno de flujo esperado.

Objetivos

Específicos

• Relacionar la velocidad y las propiedades físicas de un fluido, así como la geometría del ducto por el que fluye con los diversos patrones de flujo

• Utilizar la ecuación delnúmero de Reynolds.

• Determinar a que alturas ocurre los diferentes regímenes de flujo de un fluido.

Marco Teórico

El número de Reynolds es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido.
Como todo número adimensional es un cociente, una comparación. En este caso es la relación entrelos términos convectivos y los términos viscosos de las ecuaciones de Navier-Stokes que gobiernan el movimiento de los fluidos.
El número de Reynolds permite predecir el carácter turbulento o laminar en ciertos casos. Así por ejemplo en conductos si el número de Reynolds es menor de 2000 el flujo será laminar y si es mayor de 4000 el flujo será turbulento. El mecanismo y muchas de las razones porlas cuales un flujo es laminar o turbulento es todavía hoy objeto de especulación.

En resumen, se puede establecer:

• Para valores de [pic] el flujo se mantiene estacionario y se comporta como si estuviera formado por làminas delgadas, que interactúan solo en base a esfuerzos tangenciales, por eso a este flujo se le llama flujo laminar. El colorante introducido en el flujo se muevesiguiendo una delgada linea paralela a las paredes del tubo.
• Para valores de [pic] la lìnea del colorante pierde estabilidad formando pequeñas ondulaciones variables en el tiempo, manteniéndose sin embargo delgada. Este régimen se denomina de transición.
• Para valores de [pic], después de un pequeño tramo inicial con oscilaciones variables, el colorante tiende a difundirse en todo elflujo. Este régimen es llamado turbulento, es decir caracterizado por un movimiento desordenado, no estacionario y tridimensional.
Este número recibe su nombre en honor de Osborne Reynolds (1842-1912), quien lo describió en 1883. Viene dado por siguiente fórmula:

[pic]
o
[pic]

• donde
• ρ: densidad del fluido
• vs: velocidad característica del fluido
•D: Diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido
• μ: viscosidad dinámica del fluido
• ν: viscosidad cinemática del fluido

[pic]

Datos y Cálculos

Deduciendo de la ecuación de Bernoulli se extrajo la formula para velocidad:

V = (2 gh)½

Si sustituimos en la ecuación del numero de Reynolds:

[pic]

Podemos averiguar las alturas a las cuales el flujo deagua puede considerarse laminar, de transición y turbulento, para un diámetro especificado:

Tal como se especifico en la sección de procedimiento, se taladro un tubo PVC a las alturas calculadas de la siguiente forma, con una broca de 1/8 “.

Sustituyendo la velocidad en la ecuación de Reynolds tenemos:

Re = (2 gh)½ Ø / ν

Donde

Ø = diámetro
Ν = viscosidad cinemática del fluido...