Laboratorio de Mecánica de Fluidos

Laboratorio 1: Numero de Reynolds[pic 1]

Pontificia Universidad Javeriana

Facultad de Ingeniería.

Departamento Ingeniería Civil

Laboratorio de Mecánica de Fluidos

Ing. Pervys Rengifo Rengifo

Manuela Restrepo Palacio

Juan Camilo Cortes

Juliana Velez

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1. Titulo

Experimento de Reynolds desarrollado en el banco de Reynolds.

1. Introducción

El fluido se comporta de dos maneras, laminar o turbulento. El flujo se considera laminar cuando el fluido está perfectamente ordenado, estratificado, suave; se mueve sin mezclarse. Y en cambio, se considera turbulento cuando el fluido se hace más irregular, caótico, e impredecible; las partículas se mueven desordenadamente y sus trayectorias forman pequeños remolinos (Torres, n.d). Antes en el siglo XIX, se podía describir bien el flujo laminar con las ecuaciones de la hidrodinámica, pero estas ecuaciones no se habían aplicado en lo absoluto para un flujo turbulento, de manera que Reynolds en 1883 determinaba plantear cuando un flujo era turbulento y cuando era laminar (Olano, 2009). A raíz de esto, se hizo el experimento de Reynolds, el cual consiste en una tubería con una válvula y un tanque de tinta introducido dentro de la tubería también con válvula. El experimento consistía en abrir la válvula de la tubería, dejar pasar un poco de tiempo y luego abrir la válvula del tanque de tinta para observar el comportamiento de la tinta dentro del agua. Se evidencio que, variando el caudal en una misma tubería, se había permitido ver el movimiento laminar y turbulento. A raíz de esto se obtiene el número de Reynolds (Re) el cual es un numero adimensional capaz de determinar el comportamiento de un flujo. Este número depende de la velocidad del fluido, del diámetro de la tubería y de la viscosidad (Valvias, 2013):

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Donde  es la densidad, V la velocidad media, D el diámetro de la tubería y  la viscosidad. El fluido con un numero de Reynolds bajo se considera laminar, y con un número alto se considera turbulento o en transición, el rango del número de Reynolds es:[pic 3][pic 4]

• Re < 2300 El flujo sigue un comportamiento laminar.

• 2300 < Re < 4000 Zona de transición de laminar a turbulento.

• Re > 4000 El fluido es turbulento.

En este experimento se reprodujo el experimento de Reynolds en una tubería vertical, en donde se varió el caudal con dos válvulas. La importancia es que en este experimento se pudo determinar cómo cambia un flujo de laminar a turbulento observando cómo se comporta la tinta en un caudal alto y con un caudal bajo. A raíz de esto, suponiendo que el flujo del agua utilizado en el laboratorio es estacionario e incompresible; o sea que la viscosidad del fluido es constante, y que la presión es constante, se proponer la siguiente hipótesis; si se aumenta el caudal de la tubería, entonces esto conlleva a que el flujo tenga un movimiento turbulento.

Objetivos :

1. Calcular el número de Reynolds para determinar si el fluido tiene un comportamiento laminar, turbulento o en transición.
2. Calcular y analizar las pérdidas del sistema.
3.  Calcular el Reynolds máximo cuando no hay perdidas.
4. Proponer y argumentar tres formas de aumentar la velocidad en el tubo principal del banco de Reynolds.

1. Materiales y Metodología

1. Materiales:

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• Calibrador
• Termómetro
• Cinta Métrica
• Probetas:

• 100 ml (Incertidumbre: 0,5ml)
• 500 ml (Incertidumbre: 2,5ml)
• 1000 ml (Incertidumbre: 5ml)

• Mangueras:

• Diámetro 1: D1= 0,0109 m (Incertidumbre: 0,001mm)
• Diámetro 2: D2= 0,0115 m (Incertidumbre: 0,001mm)

• Tubo Principal Diámetro = 50 mm
• Reservorio

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1. Metodología

En el laboratorio de hidráulica de la Pontificia Universidad Javeriana se realizó la práctica de laboratorio cuyo fin es obtener el número de Reynolds.

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[pic 8][pic 9]

Imagen 2. Experimento de Reynolds Montaje. Tomado de Gunt Hamburg

1. Datos y Resultados

Parte 1: Calcula Numero de Reynolds:

Para cada una de las aperturas de la valvula se registran los datos de temperatura, volumen  y timepo con el final de calcular el caudal promedio.

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Tabla 1. Calculo de los caudales según la Apertura

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