DEMOSTRACIÓN DE OSBORNE REYNOLDS

DEMOSTRACIÓN DE OSBORNE REYNOLDS

Alumno: Rogelio Boissard Becerra

e-mail: rboissardb@ucentral.edu.co

Código: 79362622

Alumno: Carmen Victoria Quintero P

e-mail: cquinterop1@ucentral.edu.co

Código: 1014202475

RESUMEN: En el presente informe de laboratorio se muestra la secuencia procedimental de tres experiencias que permite visualizar y verificar la existencia de las condiciones de flujo laminar, transitorio y turbulento además la relación de estos con el número de Reynolds. De manera adicional se observará el perfil de distribución de velocidades, representando el experimento realizado por Osborne Reynolds.

Del mismo modo se expone una serie de cálculos realizados con el fin de determinar si los datos obtenidos coinciden con lo que se ha experimentado en la práctica.

PALABRAS CLAVE: Osborne Reynolds, numero de Reynolds, régimen laminar, régimen turbulento, régimen transitorio.

1. OBJETIVOS

• Observar el régimen laminar, de transición, turbulento y establecer la diferencia entre ellos.

• Determinar el número de Reynolds en tuberías circulares para diferentes caudales.

1.  EXPOSICIÓN

La práctica a realizar pretende mostrar los diferentes regímenes de flujo y el perfil de distribución de velocidades reproduciendo el experimento realizado por Osborne Reynolds.

En la primera y segunda sección de la práctica se observan los regímenes y el perfil de velocidades a través del tubo de visualización, ya en la tercera experiencia contenida en la práctica se calculará el número de Reynolds teniendo en cuenta las observaciones de las experiencias anteriores.

El número de Reynolds nos permite determinar de forma teórica el régimen en el que se encuentra un fluido.

1.  LECTURA Y ESTUDIO

La experiencia de Osborne Reynolds.

• ÇENGEL, Y. A. y CIMBALA J. M., Mecánica de fluidos, fundamentos y aplicaciones, McGraw-Hill Book Company, México 2006, Pág. 347-353

• STREETER Víctor. Mecánica de fluidos. México D.F: Mc Graw Hill, 1979.

• POTTER, M.C y WIGGERT D.C., Mecánica de fluidos, 3a. ed,, Thomson, México 2002, Pág 55-57

1. INTRODUCCIÓN

1. MARCO TEÓRICO

Un flujo laminar se define como aquel en que el fluido se mueve en capas o láminas, moviéndose suavemente unas sobre otras y existiendo sólo intercambio de moléculas entre estas capas. Cualquier tendencia hacia la inestabilidad o turbulencia es disminuida por la acción de las fuerzas cortantes viscosas que se oponen al movimiento de estas capas de fluido que se encuentran juntas entre sí. Por otro lado, en un flujo turbulento el movimiento de las partículas es muy inestable o desordenado y se tiene un intercambio entre capa y capa muy intensa o con mayor velocidad que si fuese un flujo laminar. 

El número de Reynolds permite caracterizar la naturaleza del flujo, es decir, si se trata de un flujo laminar, flujo transicional o de un flujo turbulento, además indica la importancia relativa de la tendencia del flujo hacia un régimen turbulento respecto de uno laminar y la posición de este estado dentro de una longitud determinada. 

Las características que condicionan el flujo laminar dependen de las propiedades del líquido y de las dimensiones del flujo. Mientras que aumenta el flujo másico aumenta las fuerzas del momento o inercia, las cuales son contrarrestadas por la por la fricción o fuerzas viscosas dentro del líquido que fluye. Cuando estas fuerzas opuestas alcanzan un cierto equilibrio se producen cambios en las características del flujo. En base a los experimentos realizados por Reynolds en 1874 se concluyó que las fuerzas del momento son función de la densidad, del diámetro de la tubería y de la velocidad media. Además, la fricción o fuerza viscosa depende de la viscosidad del líquido. Según dicho análisis, el Número de Reynolds se definió como la relación existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas (o de rozamiento).

[pic 2]

Este número es adimensional y puede utilizarse para definir las características del flujo dentro de una tubería. 

El número de Reynolds proporciona una indicación de la pérdida de energía causada por efectos viscosos. Observando la ecuación anterior, cuando las fuerzas viscosas tienen un efecto dominante en la pérdida de energía, el número de Reynolds es pequeño y el flujo se encuentra en el régimen laminar. Si el Número de Reynolds es 2000 o menor el flujo será laminar. Un número de Reynolds mayor de 4000 indican que las fuerzas viscosas influyen poco en la pérdida de energía y el flujo es turbulento. Finalmente, si el número de Reynolds llega a estar entre los valores igual o mayor a 2000 e igual o menor a 4000 se considera que el flujo de ese fluido es transicional. 

1. MATERIALES Y COMPONENTES

Para el desarrollo de la práctica se deben utilizar los siguientes elementos:

• Equipo FEM-06: demostración de Osborne Reynolds
• Banco hidráulico Edibon FME-00
• Cronómetro.
• Recipientes volumétricos. Colorante – azul de metileno
• Hoja de cálculos respectivos.

1. METODOLOGÍA

Para llevar a cabo la práctica es necesario recrear el montaje de la figura 1, para ello:

Ubicar el equipo en el Banco hidráulico FME-00, conecte la manguera de alimentación, la manguera de desagüe-rebosadero al tanque de alimentación y la manguera de desagüe al tanque del banco hidráulico.

En la parte superior, el sistema del colorante se acopla suavemente en el depósito. Verificar que la válvula de inyección y la válvula de control se encuentren cerradas.

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