PRACTICAS DE LABORATORIO Grado de Ingeniería de la Energía Mecánica de Fluidos

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ÍNDICE

1.        Experimento de Reynolds        

Introducción        

Resultados obtenidos        

Gráfica 1: Caudal vs         [pic 4]

Gráfica 2:  Reynolds vs λ        

Conclusión        

2.        Velocidad terminal / sedimentación        

Introducción        

Resultados obtenidos        

Datos Aceite:        

Datos Glicerina:        

Representación η vs ξ        

Conclusión        

3.        Descarga de un depósito        

Introducción        

Resultados obtenidos        

Conclusión        

4.        Pérdidas de carga en una instalación hidráulica        

Introducción        

Resultados obtenidos        

Representación de         [pic 5]

Representación de K frente a Re        

Valor del K promedio        

Conclusión        

Bibliografía        

1. Experimento de Reynolds

Introducción

Cuando entre dos partículas fluidas en movimiento existe un gradiente de velocidad, una se mueve más rápido que la otra, se desarrollan fuerzas de fricción que actúan tangencialmente a la dirección a las velocidades. Estas fuerzas de fricción tratan de introducir un elemento de rotación entre las partículas en movimiento, pero simultáneamente la viscosidad del fluido actúa en sentido contrario tratando de impedirlo. Dependiendo del valor relativo de estas fuerzas se pueden producir estados de flujo.

Cuando el gradiente de velocidad es bajo, la fuerza de inercia debida al movimiento es mayor que la de fricción, y las partículas se desplazan pero no rotan, o lo hacen pero con muy poca energía. El resultado final es un movimiento en el cual las partículas siguen trayectorias definidas y para el que todas las partículas que pasan por un punto en el campo del flujo siguen la misma trayectoria. Este tipo de flujo fue identificado por Osborne Reynolds y se denomina laminar, queriendo significar con ello que las partículas se desplazan en forma de capas o láminas. Al aumentar el gradiente de velocidad se incrementa la fricción entre partículas vecinas dentro del fluido y estas adquieren una energía de rotación apreciable. La viscosidad pierde su efecto y debido a la rotación las partículas cambian de trayectoria. Al pasar de unas trayectorias a otras, las partículas chocan entre sí y camban de rumbo de forma errática. Éste tipo de flujo se denomina turbulento.

Sus características principales son:

• Las partículas del fluido no se mueven siguiendo trayectorias definidas
• La acción de la viscosidad es despreciable
• Las partículas del fluido poseen energía de rotación apreciable, y se mueven de forma errática chocando unas con otras

Así pues y para resumir la distinción entre los diversos regímenes de flujo, cuando las fuerzas de inercia del fluido en movimiento son muy bajas, la viscosidad es la fuerza dominante y el flujo es laminar, pero si predominan las fuerzas de inercia el flujo es turbulento. Existe un parámetro adimensional que relaciona estos dos casos, el número de Reynolds. Para número de Reynolds bajos el flujo es laminar, y para valores altos el flujo es turbulento.

Por tanto, el objetivo de esta práctica es caracterizar experimentalmente la transición de flujo laminar a turbulento en un conducto. Para ello se han utilizado dos técnicas simultáneas: visualización del flujo y medida de la caída de presión a lo largo del conducto. El montaje es en cierto modo similar al que realizó Osborne Reynolds en su famoso experimento, cuyos resultados se publicaron en 1883.

El esquema del montaje experimental de la práctica se representa en las  figuras 1.1 y 1.2. El conducto horizontal es transparente (de metacrilato) para poder visualizar el flujo en su interior. Tiene una toma de presión al comienzo que permite determinar la caída de presión a lo largo del conducto, desde la entrada hasta la salida, donde la presión es la atmosférica (). El diámetro del conducto es  y su longitud, desde la toma de presión hasta la salida, es de [pic 6][pic 7][pic 8]

Resultados obtenidos

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Tabla de datos 1

La posición inicial del manómetro es de .[pic 12]

Una vez habíamos concluido la toma de datos, realizamos la medición de la temperatura, ya que el sistema llevaba rato funcionando y por tanto había alcanzado una temperatura estable, siendo esta temperatura de 22,6 °C.

A continuación realizamos el cálculo de la densidad y de la viscosidad según las siguientes expresiones semiempíricas:

• Densidad:

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• Viscosidad: Para  y [pic 15][pic 16]

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