Reynolds

UNIVERSITAT DE BARCELONA
DEPARTAMENT D’ENGINYERIA QUÍMICA
GRAU D’ENGINYERIA QUÍMICA
EXPERIMENTACIÓ EM ENGINYERIA
QUÍMICA I

REYNOLDS
Data de realización: 18/ 10/2012



Barcelona – ES
29 de Noviembre de 2012

Numero de Reynolds

1. Introducción
La investigación científica de Osborne Reynolds cubrió un amplio abanico de
fenómenos físicos y de ingeniería, y estableció losfundamentos de muchos trabajos
posteriores sobre flujos turbulentos, modelización hidráulica, transferencia de calor y
fricción. 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, los cuales fueron publicados por vez primera en
1883, en una revistacientífica.
Reynolds descubrió que la existencia de uno u otro tipo de flujo depende del
valor que toma una agrupación a dimensional de variables relevantes del flujo,
parámetro al que se denomina en su honor como número de Reynolds. Siendo vm la
velocidad media del flujo (caudal/área transversal del conducto), D el diámetro y μ la
viscosidad dinámica del fluido, se define el número de Reynolds,designado como Re,
como:

Generalmente para flujo en tubos se establecen los siguientes valores críticos del
número de Reynolds:


Si Re < 2100, el flujo es laminar.



Entre 2100 < Re < 4000 existe una zona de transición de flujo

laminar a turbulento.


Si Re > 4000 el flujo es turbulento.

En todos los flujos existe un valor de este parámetro para el cual se produce latransición de flujo laminar a flujo turbulento, habitualmente denominado número de
Reynolds crítico.
La circulación de un fluido por el interior de una conducción se produce siempre
con una pérdida de energía por fricción, debido a la propia viscosidad del fluido. Esta
pérdida de energía(teórica) es calculada pela siguiente ecuación:

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Numero de Reynolds

Si el flujo es laminar sesustituye el factor de fricción por la ecuación de
Poiseuille:

Si el flujo es turbulento, el factor de fricción dependerá además de la rugosidad
relativa de la tubería. No obstante, por tratarse en este caso de una tubería de vidrio,
puede considerarse que la tubería es lisa, y el factor de fricción de la misma puede
calcularse mediante la fórmula de Blasius:

Para el cálculo del Evexperimental se usa la siguiente ecuación:

2. Objetivos


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;

Obtener valores de Reynolds experimentales y compararlos con los
valores teóricos;



Calcular el número de Reynolds crítico.

3.Dispositivo experimental
El dispositivo experimental consta de dos depósitos. El depósito grande contiene
agua que inicialmente debe estar en reposo para evitar la introducción de turbulencia en
el flujo y el depósito pequeño contiene un colorante fuerte. Un tubo vertical de vidrio
permite la visualización del hilo de colorante.
Según muestra la instalación de la Figura 1, del interior del tanque deReynolds
(que está elevado respecto al suelo), parte un conducto que, ya fuera del tanque, va
conectado a una tubería transparente de desagüe. Debido al desnivel entre la superficie
libre del tanque y el desagüe, por esta conducción circula agua. Al final de la tubería
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Numero de Reynolds

hay una válvula de regulación para controlar el caudal de agua desalojado (es decir, la
velocidadde la corriente). Dependiendo de la velocidad de circulación del agua, el hilo
de colorante se observará con mayor o menor nitidez. Cuando la velocidad del agua sea
muy baja, el hilo de colorante será perfectamente nítido, hecho indicativo de que se está
en un régimen de flujo laminar, si la velocidad del agua aumenta, comienza a perderse
la nitidez del hilo de colorante(régimen de flujo de...