Experimento de Rynolds

LABORATORIO DEHIDRÁULICA DE SISTEMAS A PRESIÓN

EXPERIMENTO DE REYNOLDS

INFORME

[pic 1]

CARLOS ALBERTO DIAZ GARCIA

ANDRES FELIPE ROGRIGUEZ VEGA

EDWIN FELIPE PINZON MALDONADO

JULIAN ORLANDO BOHORQUEZ SANCHEZ

VALERIA GONZALEZ ALARCON

ING. ANDREA LISETH VASCO CHIVATA

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA JULIO GARAVITO

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C., 25 DE FEBRERO DE 2021

Tabla de contenido

INTRODUCCION        3

OBJETIVOS        3

MARCO TEÓRICO        4

PROCEDIMIENTO DEL INFORME        5

TABLA DE REGISTRO CON DATOS MEDIDOS        6

CÁLCULO DETALLADO        7

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS        12

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES        13

BIBLIOGRAFÍA        14

INTRODUCCION

El número de Reynolds (Re) es un número adimensional que puede caracterizar el movimiento de un fluido, indica si el flujo sigue un modelo laminar o turbulento. La transición de los flujos entre laminar a turbulento depende de la rugosidad de la superficie, la geometría, la velocidad del flujo, entre otros factores. Después de muchos experimentos Osborne Reynolds descubrió que el régimen de flujo depende principalmente de la razón de fuerzas inerciales a fuerzas viscosas en el fluido, cuando estas fuerzas opuestas alcanzan un cierto equilibrio se producen cambios característicos en el flujo generándose los regímenes de flujo.

Cuando el líquido fluye en el tubo y su velocidad inicial es baja, el líquido fluye en líneas paralelas a lo largo del tubo, a este movimiento del líquido se le conoce como flujo laminar. Al ir aumentando la velocidad el paso de flujo laminar a turbulento no es inmediato esto hace que tenga un comportamiento intermedio que se conoce como régimen de transición, cuando se llega a la velocidad critica, el flujo toma un comportamiento de separación que forma torbellinos en el que las corrientes se cruzan; a este comportamiento se le conoce como flujo turbulento y cuando se llega a este régimen el factor de fricción alcanza el máximo.

Muchas ecuaciones de la hidráulica son exclusivamente para determinar régimen de fluido, es muy importante el número de Reynolds que forma parte de varias ecuaciones que no pueden resolverse sin este parámetro.

Por lo tanto, el objetivo de esta práctica es corroborar los datos que fueron deducidos en los experimentos de Osborne Reynolds, como calcular los límites entre flujo laminar y turbulento.

OBJETIVOS

2.1 Objetivo General:

• Replicar de manera adecuada el experimento hecho por Osborne Reynolds en función del análisis del tipo de flujo circulante y los valores límite para los cuales el número de Reynolds indica el cambio de un flujo a otro.

2.2 Objetivos Específicos:

• Determinar el valor del número de Reynolds para el cual se considera que el flujo es laminar.
• Evaluar el valor del número de Reynolds para el cual se considera que el flujo es turbulento.
• Comparar los valores obtenidos variando el orden de realización del experimento, es decir, partiendo de la válvula abierta y partiendo de la válvula cerrada.
• Analizar detenidamente la trayectoria de las partículas en función del caudal aplicado la tubería.
• Identificar la relación entre los valores de la pendiente de la línea de energía y la velocidad, así como la diferencia entre el resultado experimental y el obtenido usando la formula analítica de Hazen-Poiseuille.

MARCO TEÓRICO

Partiendo de la importancia de la viscosidad como propiedad de los fluidos, el objetivo de esta práctica es estudiar el número de Reynolds para diferentes fluidos con el fin de encontrar una clasificación de la resistencia al flujo, para ello se deben explicar los siguientes conceptos:

• Flujo: Hace referencia al movimiento de un fluido el cual se puede medir por su desplazamiento, velocidad y aceleración, sin embargo, también se puede tomar como una medida unidimensional por la consideración de tomar valores medios
• Viscosidad: es la propiedad que mide la resistencia a fluir por medio de un esfuerzo cortante, esta se nombra con la letra µ y varía dependiendo del tipo de fluido además se encarga de producir perdidas de energía.

La clasificación de los flujos depende de la viscosidad del fluido de la siguiente forma:

• Flujo laminar: es aquel en el que el fluido se mueve en capas o laminas deslizándose suave mente una capa sobre otra adyacente con tan solo un cambio molecular de cantidad de movimiento, también se caracteriza porque no hay una mezcla entre capas esto se debe a las fuerzas cortantes viscosas porque son las que impiden el movimiento relativo entre capas adyacentes.
• Flujo en transición: es el rango en donde el fluido pasa de ser laminar a turbulento
• Flujo turbulento: se denomina turbulento cuando las partículas del fluido se mueven de forma errático sin seguir un orden establecido, también se caracteriza por tener un intercambio de cantidad de movimiento transverso y muy violento

En medio de los diversos estudios realizados a través del tiempo y en búsqueda de determinar cuándo dos situaciones de flujo diferentes serían semejantes, se llegó a la conclusión que dos casos de flujo son dinámicamente similares cuando:

1. Hay una relación constante entre las dimensiones lineales correspondientes, es decir, son geométricamente análogos
2. Las líneas de corriente correspondientes son geométricamente semejantes.

A partir de estas dos afirmaciones Reynolds encontró el grupo adimensional que lograría la relación entre flujos similares, este parámetro se conoce como el número de Reynolds y se expresa:

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