Propiedades físicas del líquido

MARCO TEORICO

Cuando un líquido fluye en un tubo y su velocidad es baja, fluye en líneas paralelas a lo largo del eje del tubo; a este régimen se le conoce como “flujo laminar". Conforme aumenta la velocidad y se alcanza la llamada “velocidad critica", el flujo se dispersa hasta que adquiere un movimiento de torbellino en el que se forman corrientes cruzadas y remolinos; a este régimen se le conoce como “flujo turbulento". El paso de régimen laminar a turbulento no es inmediato, sino que existe un comportamiento intermedio indefinido que se conoce como “régimen de transición".

Si se inyecta una corriente muy fina de algún liquido colorido en una tubería transparente que contiene otro fluido incoloro, se pueden observar los diversos comportamientos del liquido conforme varia la velocidad.

Cuando el fluido se encuentra dentro del régimen laminar (velocidades bajas), el colorante aparece como una línea perfectamente definida, cuando se encuentra dentro de la zona de transición (velocidades medias), el colorante se va dispersando a lo largo de la tubería y cuando se encuentra en el régimen turbulento (velocidades altas) el colorante se difunde a través de toda la corriente.

Las curvas típicas de la distribución de velocidades a través de tuberías se muestran en la figura.

Para el flujo laminar, la curva de velocidad en relación con la distancia de las paredes es una parábola y la velocidad promedio es exactamente la mitad de la velocidad máxima. Para el flujo turbulento la curva de distribución de velocidades es más plana (tipo pistón) y el mayor cambio de velocidades ocurre en la zona mas pegada a la pared.

Reynolds observo que el tipo de flujo 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.

Así, el número de Reynolds es un número adimensional que relaciona las propiedades físicas del fluido, su velocidad y la geometría del ducto por el que fluye y esta dado por:

Cuando el ducto es una tubería, D es el diámetro interno de la tubería. Cuando no se trata de un ducto circular, se emplea el diámetro equivalente

Generalmente cuando el número de Reynolds se encuentra por debajo de 2100 se sabe que el flujo es laminar, el intervalo entre 2100 y 4000 se considera como flujo de transición y para valores mayores de 4000 se considera como flujo turbulento. Este grupo adimensional es uno de los parámetros más utilizados en los diversos campos de la Ingeniería Química en los que se presentan fluidos en movimiento.

En la práctica usaremos la siguiente formula para calcular el número de Reynolds:

Q = caudal en litros segundo (leída en el flujómetro) medida en l/h.

v= viscosidad cinemática medida en m2/s.

D = diámetro del conducto 12 mm.

EQUIPO

El equipo utilizado se muestra a continuación. Consiste de un tubo de 12 mm de diámetro, por el cual fluye agua regulada por medio de la válvula. El colorante (tinta negra de plumón de pizarra en solución) se mantiene en un recipiente y se coloca n el recipiente de la parte superior del equipo que a través de un conducto desciende hacia la tubería donde se encuentra el fluido.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

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