Reynolds.

INTRODUCCIÓN:

A continuación se mostrarán los resultados obtenidos durante la realización del análisis de Reynolds, en el cual se reproducirá el experimento hecho por Osborne Reynolds, en condiciones similares al original (tubería horizontal).

En el transcurso de la experiencia se obtendrán mediciones tales como caudal (cantidad de volumen por unidad de tiempo) a partir del flujo másico (masa por unidad de tiempo) y se llevará a cabo una evaluación visual del régimen al cual estará sometido el fluido estudiado. Con estos datos, se obtendrá información del flujo, como por ejemplo la velocidad (camino recorrido por unidad de tiempo) y el Número de Reynolds, con lo cual se podrá determinar a qué tipo de flujo corresponde cada medición dándonos a conocer si son laminares, de transición o turbulentos.

Los resultados obtenidos se presentarán en gráfica y tablas para su mejor comprensión, de tal manera de comparar los flujos obtenidos de forma visual y numérica.

OBJETIVOS:

Objetivo General:

Observar y determinar mediante el aparato de Reynolds la diferencia entre flujo laminar, transición y turbulento.

Objetivos Específicos:

Aplicar el colorante apropiado con el fin de visualizar de buena manera cada uno de los flujos.

Medir el tiempo transcurrido por el flujo y con la ayuda de una balanza medir la masa correspondiente al fluido, de tal manera de obtener el flujo másico.

Establecer visualmente a qué tipo de flujo corresponden las mediciones.

De acuerdo a los conceptos adquiridos en la unidad de Mecánica de Fluidos identificar con certeza las características del flujo.

Comprobarlo realizando los cálculos correspondientes

MARCO TEORICO

La diferencia entre flujo laminar y turbulento se demostró por primera vez en la experiencia de Osborne Reynolds en 1883, el cual introdujo un tubo de vidrio horizontal en una cubeta del mismo material, por el cual hizo circular agua, el flujo lo podía controlar mediante una válvula, además, inyectó una solución coloreada sobre la corriente principal de agua con el fin de comprobar el tipo de flujo.

En la unidad de Mecánica de Fluidos se determinó que las pérdidas de un flujo dependen casi exclusivamente del tipo de flujo, ya sea laminar, transición o turbulento; esto se sabe hallando una medida a dimensional llamada número de Reynolds:

Re=(v*D*ρ)/μ

Donde v es velocidad promedio del fluido, ρ densidad, D diámetro del conducto, µ viscosidad dinámica del fluido.

Si el numero de Reynolds del fluido se encuentra en un rango menor de 2000 el flujo es laminar si se encuentra entre 2000 y 4000 el flujo es de transición y si el flujo es mayor de 4000 es turbulento.

Diagrama de los diferentes regímenes de flujo observados en la experiencia de Reynolds. (a) Laminar; (b) transición y (c) Turbulento

PROCEDIMIENTO:

Se llena la maqueta con el agua de alimentación, cuidando que esté lleno el rebose, manteniendo la válvula de control cerrada y dejando en reposo hasta que no exista ningún tipo de movimiento.

Se coloca una cantidad suficiente de colorante en el dispositivo para inyección de colorante.

Se abre lentamente la válvula del control de flujo para permitir que el agua fluya por la tubería, abriendo la válvula de colorante y formando e identificando los distintos tipos de flujo.

La determinación de velocidad media del agua se realiza a partir del flujo másico o gasto. Para lo cual se pesa el agua en un intervalo tiempo.

El diámetro de la tubería es fija, los datos de viscosidad y densidad se obtienen de tablas a la temperatura de operación.

Si se cierra la válvula el caudal disminuye y si se abre aumenta y por lo tanto, el numero de Reynolds

Resultados:

Tabla 1: Datos de fluido y aparataje.

Densidad Viscosidad Diámetro Área

999,7kg/m3 1,31x10-3kg/m*s 20,01905m 2,85x10-4 m2

Tabla 2: Cálculos obtenidos a partir de la experiencia.

Flujo observado Masa

(kg) Tiempo

(seg) Temp.

(ºC) Flujo másico

(Kg/s) Caudal

(m3/s) Velocidad

(m/s) Reynolds

Laminar 0,5 263 10 1,9011x10-3 1,901x10-6 6,67x10-3 97

Laminar 1 289 10 3,46x10-3 3,461x10-6 0,0121 176,55

Transición 1 171 10 5,847 5.84x10-6 0.0205 298

Transición 1 61 10 0.0163 1,63x10-5 0,0572 836

Turbulento 3 23 10 0,13043 1.304x10-4 0.4378 6655,37

Tabla 3: Comparación entre análisis visual y numérico.

Flujo observado Reynolds Flujo real

Laminar 97 Laminar

Laminar 176,55 Laminar

Transición 298 Laminar

Transición 836 Laminar

Turbulento 6655,37 Turbulento

Gráfico 1: Comparación entre velocidad y el número de Reynolds.

DISCUSIONES:

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