Aparato de Reynolds mecanica de fluidos

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                   Imagen 1: Aparato de Reynolds.

Índice

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Contenido

Índice        2

Introducción        3

Objetivos        4

Marco Teórico        5

Desarrollo        11

Memoria de Cálculo        13

Conclusión        15

Introducción

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En la presente experiencia se pretende obtener el Número de Reynolds, utilizando el Aparato Reynolds y así poder modelar y entender de manera más clara el comportamiento del flujo en estudio.

Comprender el Flujo de transición, utilizando mediciones de tiempo y velocidad por aforo volumétrico, evaluar el factor de fricción del flujo son los desafíos a cumplir en esta experiencia.

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                                       Imagen 2: Osborne Reynolds

                                                                          1842-1912

Objetivos

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Evaluar de acuerdo a diferentes condiciones de flujo:

*El número de Reynolds

*Observar y cuantificar el flujo de transición

*Observar el perfil parabólico de velocidades

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Imagen 3: Flujos presentes en una Pileta. 

 Marco Teórico

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 Como eje central en la presente experiencia tenemos el Número de Reynolds. Para poder comprender de mejor manera en que consiste este parámetro se entregan las siguientes nociones teóricas.

 Osborne Reynolds nació en Belfast, Irlanda el 23 de Agosto de 1842 y fallece un 21 de Febrero de 1912 en Watchet,  Inglaterra.

Posterior a su educación secundaria él no asiste a la universidad, sino que trabaja en una firma de Ingenieros perteneciente a Edward Hayes durante el año 1861.

En 1867 se gradúa de Matemáticas en la universidad de  Cambridge y posteriormente realiza clases de Ingeniería en Manchester.

Durante su vida sus investigaciones estuvieron enfocadas en campos como Magnetismo y electricidad, temas que posteriormente dejó de lado para concentrarse en la Hidráulica y la Hidrodinámica.

En el área de Mecánica de Fluidos, alrededor de 1873, Reynolds realiza un importante aporte al mundo estableciendo que al relacionar fuerzas de inercia y fuerzas viscosas se obtiene un parámetro adimensional que permite caracterizar la naturaleza del flujo en 3 categorías, Laminar, Turbulento o Régimen de Transición. Este último ha sido objeto de diversos estudios que intentan determinar cómo se produce exactamente el cambio de un flujo Laminar a otro Turbulento.

Este nuevo parámetro introducido por Osborne Reynolds es adimensional, y se puede calcular en base a la siguiente formula:

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Dónde:

• Re= Numero de Reynolds   (adimensional)
• V = Velocidad del Flujo.      ( m/s)
• Rho= Densidad del fluido.   ( kg/m^3)
• D= Diámetro de la corriente de fluido. ( m)
• μ = Viscosidad absoluta. ( kg/m*s)

Al ser un numero adimensional, las unidades de medidas de cada componente que se incluye en la formula deben ser coherentes entre sí lo que permite simplificarlas por completo.

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APARATO DE REYNOLDS

El aparato de Reynolds es sencillo pero muy efectivo en su objetivo. Está compuesto por los siguientes elementos:

- Un depósito de anilina: Contiene la tinta que permite visualizar el comportamiento del fluido.

- Una válvula de paso: Permite regular el flujo de tinta que cae a la tubería de salida.

- Tanque: Sitio donde se retiene el fluido para realizar el experimento.

- Estabilizadores de flujo: Permiten que el llenado del Tanque sea de manera mas controlada.

- Tubo de entrada de fluido: Entrega un flujo de fluido, generalmente agua, para llenar el estanque.

- Válvula de entrada: Regula el flujo con que se llena el tanque.

- Campana Bocatoma: Este elemento presente en el interior del tanque y sobre el Tubo de salida, permite que el ingreso del flujo, desde el tanque hacia el tubo de salida, sea de una manera más ordenada.

- Tubo de altura constante: Este tubo permite controlar el nivel del fluido en el tanque, al alcanzar una altura establecida previamente este actúa como desagüe.

- Tubo de descarga/salida: Este conducto entrega la parte más importante de esta herramienta, ya que en él se puede visualizar el comportamiento del flujo con la tinta y además permite realizar el aforo volumétrico para medir la velocidad del flujo.

- Válvula de salida: Esta válvula permite regular la intensidad con que cae  el flujo desde el tanque hacia la salida.

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