U N I V E R S I D A D D E P I U R A

FACULTAD DE INGENIERÍA

“Informe de laboratorio nº4 de Mecánica de Fluidos”

PROFESORA :

ING. CLARA MARINA FARÍAS

ING. ADRIANA DEL SOCORRO CHÁVEZ

Jefes de laboratório:

Dilver Castillo

Hugo Yovera

Integrantes:

Benites Correa Felipe Antonio

Malara Santa Cruz Jhonatan Alexander

Piura, Noviembre 2014

IFORME LABORATORIO Nº41. Objetivos

Reproducir el experimento clásico, hecho por el Prof. Osborne Reynolds e identificar la condición del flujo; si es laminar, turbulento o en transición; en cada uno de los ensayos realizados mediante la determinación de las velocidades del flujo y los números Re, así como su valor crítico

2. Marco teóricoEl número adimensional de Reynolds es conocido internacionalmente como criterio para determinar la condición de un fluido. Relaciona la densidad, viscosidad dinámica, velocidad del flujo y el diámetro de la tubería en una expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos. Para un fluido que circula por el interior de una tubería circular recta, el número de Reynolds viene dado por:

ℜ= c .dv

Donde la viscosidad cinemática, µ, se puede relacionar con la dinámica, , mediante:

v=µp

Por lo que una forma equivalente del número de Reynolds es:

ℜ= p . c .dµ

Siendo: p: densidad del fluido c: velocidad característica del fluido d: diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido o longitud característica del sistema µ: viscosidad dinámica del fluido v: viscosidad cinemática del fluido

Dicho número adimensional aparece en muchos casos relacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande):

Re< 2000 → flujo laminar2000< Re < 12000 → transiciónRe > 12000 → flujo turbulento

El flujo laminar es una condición estable donde todas las líneas de corriente siguen trayectorias paralelas y no existe interacción entre ellas. En estas condiciones el colorante aplicado al flujo debe permanecer fácilmente identificable. El flujo turbulento corresponde a una condición inestable en la que las líneas de corriente interaccionan entre ellas ocasionando una mezcla de fluido. Bajo estas condiciones el colorante aplicado se mezcla y se dispersa.

La transición de flujo laminar a turbulento es un proceso gradual, a medida que la velocidad se incrementa. El colorante no llevará una trayectoria recta, sino que presentará ondulaciones previas a la mezcla y dispersión del flujo turbulento.

3. Materiales y equipo Banco hidráulico Aparato de Reynolds Cronómetro Colorante Termómetro

4. ProcedimientoPrimero se debe cerrar la válvula de salida [12], luego se procederá a encender ña bomba del banco hidráulico. Se debe colocar la válvula [12] de forma que el nivel de agua en el depósito de reserva [2] se mantenga constante. Se debe esperar un tiempo y cuando el agua se haya estabilizado en el tubo de ensayo [8] con una jarra de 1L de capacidad y con un cronómetro, determinar el valor del caudal al medir el tiempo que toma en llenarse dicha jarra. Hacer 3 mediciones de este tiempo. Luego, abrir un poco la válvula de dosificación [5] de forma que fluya un poco de tinta hacia el tubo de ensayo. Hacer derivar el agua con colorante hacia un depósito externo.

5. Cálculos Utilizaremos la siguiente tabla para hallar la viscosidad cinemática del agua a 25ºC

Tabla 1: Viscosidad cinemática y relativa de algunos fluidos a distintas temperaturas.

Mecánica de fluidos e hidráulica Ranld V. Giles

Observación del colorante

Volumen de H2O (m3)

Tiempo (s) Caudal (m3/s) Re

6. Resultados

7. Conclusiones Los resultados obtenidos coinciden con las observaciones realizadas

durante la práctica, donde una delgada línea rosa en el tubo denotaba un flujo laminar, mientras que cuando había vórtices, indicaban un régimen turbulento.

Los valores del número de Reynolds están supeditados a errores en el aparato ya que por falta de mantenimiento su precisión se ve afectada; por eso nos resultaron flujos turbulentos a bajos caudales.

Al aumentar el caudal, aumentaba la velocidad del flujo de agua lo que hace que se pase de un régimen laminar a uno turbulento, y como consecuencia, aumenta el número de Reynolds y se observa la formación de vórtices.

La comprensión de los efectos del flujo en el régimen de flujo es sumamente importante. El número de Reynolds es quizá el número adimensional más utilizado en cálculos de ingeniería y su comprensión adecuada resulta fundamental.

Se comprendió adecuadamente la relación de la velocidad con el régimen de flujo y los efectos en el número de Reynolds.

No obtuvimos en el experimento valores para el flujo transitorio. Esto se debe al repentino cambio que hicimos de caudal y, por tanto, de velocidad del fluido.

El número de Reynolds es fundamental para caracterizar la naturaleza del flujo y así poder calcular la cantidad de energía perdida debido a la fricción en el sistema.

En nuestra opinión, este tipo de prácticas es de importancia en la formación de un ingeniero en industrias para tener un criterio de cómo y porqué transportar un fluido, que características debe tener la tubería y a qué velocidad debe fluir el líquido que se desea transporta.