INFORME DE LABORATORIO EXPERIENCIA 2 – DINÁMICA DE FLUIDOS

INFORME DE LABORATORIO

EXPERIENCIA 2 – DINÁMICA DE FLUIDOS

Resumen

El presente informe da a conocer como el comportamiento de un fluido en régimen laminar, transición y turbulento es reflejado por medio del movimiento de un hilo de tinta que fluye por el líquido al variar el caudal, pasando de ser continuo a fluctuante. Junto con esto, el tipo de escurrimiento que presente el fluido se ve reflejado por el cálculo del número de Reynolds.

Por otra parte, también se presentan las mediciones de las distintas presiones dentro de un tubo por el que fluye aire para así poder describir y visualizar el perfil de velocidad de este.

Los métodos de obtención de datos, cálculos, resultados y conclusiones acompañan la descripción de la experiencia de laboratorio Dinámica de Fluidos.

1. INTRODUCCIÓN

Los dos tipos principales de flujos son: flujos laminares (Fig. 1) y flujos turbulentos (Fig.2). Un flujo se denomina laminar cuando se encuentra perfectamente ordenado, estratificado y suave. Dicho fluido se mueve en láminas paralelas sin mezclarse entre ellas, debido a que sus capas adyacentes se deslizan suavemente entre sí desplazándose por una trayectoria llamada línea de corriente. Por otro lado, un flujo se considera turbulento cuando el fluido se mueve en trayectorias erráticas, es decir, de forma muy irregular sin seguir un orden establecido, formando pequeños remolinos no coordinados. Generalmente los fluidos son laminares cuando se encuentran a velocidades relativamente bajas o a altas viscosidades, mientras que un fluido es turbulento cuando la velocidad de este es alta o cuando se encuentran obstáculos abruptos en el movimiento del fluido.

[pic 1][pic 2]

                 Figura 1: Flujo laminar.                                                      Figura 2: Flujo turbulento.

El flujo se puede medir mediante un instrumento llamado tubo de Pitot (Fig.3), el que permite determinar de forma muy precisa la velocidad de un fluido dentro de una tubería a través de la medición de la presión de estancamiento (suma de la presión dinámica y estática). Dicho instrumento está constituido por dos tubos que detectan la presión en dos puntos distintos de la tubería. Pueden montarse por separado o agrupados dentro de un alojamiento, formando un dispositivo único. Uno de los tubos mide la presión de impacto en un punto, y el otro mide únicamente la presión estática, generalmente mide dos presiones simultáneamente, la presión de impacto (pt) y presión estática (ps).

[pic 3][pic 4][pic 5]

Figura 3: Tubo de Pitot

El número de Reynolds es una magnitud adimensional que representa la relación entre la viscosidad y la inercia en el movimiento de un fluido, sin embargo, este valor también depende de la geometría del[pic 6]

sistema. El número de Reynolds se calcula mediante la siguiente fórmula:

                  (1)

[pic 7]

Además, permite determinar si un fluido es laminar, turbulento o se encuentra en estado de transición. En caso de que el medio por el cual se mueve el fluido sea un tubo de sección circular, el flujo persistente será laminar por debajo de un número de Reynolds crítico de 2300, mientras que, si se encuentra sobre un valor crítico de 4000, el flujo sería considerado como turbulento. Y si el valor se oscila entre ambos extremos, el fluido en pertenecería al estado de transición.

Se denomina caudal a la cantidad de fluido que circula a través de una sección de un ducto, ya sea tubería, cañería, oleoducto, río, canal, por unidad de tiempo. Generalmente, se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área determinada en una unidad de tiempo. El caudal se determina con la siguiente fórmula:

                                                   [pic 8]

Donde:

                                 [pic 9][pic 10][pic 11]

Al realizar esta experiencia se pretende diferenciar un fluido laminar de uno turbulento por medio del número de Reynolds, además, se obtendrán y analizarán las velocidades del caudal en distintos puntos distribuidos radialmente en la sección transversal del ventilador, permitiendo así obtener el perfil de velocidades. La velocidad se calculará con la siguiente fórmula:

[pic 12]

                                                                                                (3)

1. METODOLOGÍA

1. Tubo de Reynolds

Por medio de esta experiencia fue posible visualizar el comportamiento del fluido tanto en régimen laminar como turbulento. Para ello, utilizando un tubo por el que fluía agua desde un estanque e inyectando tinta, fue posible distinguir el comportamiento del fluido.

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