Ensayo Cuba de Reynolds Fluidos
Ensayo Cuba de Reynolds Fluidos
Ensayo Cuba de Reynolds Fluidos
ANTENOR ORREGO
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
CURSO: MECNICA DE FLUIDOS (LABORATORIO)
ALUMNOS:
CICLO:
FECHA:
Ramirez LLauri,
Walter
V
07-08-2016
TRUJILLO- 2016
CURSO
: MECNICA DE FLUIDOS
DOCENTE: Ms. RICARDO NARVAEZ ARANDA
CUBA DE REYNOLDS
1. INTRODUCCIN
Una de las constantes preocupaciones de los ingenieros es la prediccin,
conocimiento y manejo del flujo de los fluidos para adecuarlos al tipo de operacin
requerido. Esto requiere que los patrones de flujo sean estables o inestables en el
tiempo, lo que lleva al mismo tiempo a instruir sobre tipos de flujos: Laminar o
Turbulento.
La razn por la cual el flujo puede ser laminar o turbulento tiene que ver lo que
sucede ante una alteracin pequea de flujo, esto es una perturbacin al vector
velocidad, segn esto, cuando una perturbacin afecta a una partcula, esta tiene
dos alternativas: Incrementar solo en el sentido del flujo, en este caso se dice que el
patrn de flujo al que pertenece la partcula es laminar por cuanto no existe
componentes en la direccin transversal que haga que las partculas se mezcle con
las colindantes; si la perturbacin afecta al vector velocidad de modo que tenga un
componente normal a la direccin del flujo, la partcula inevitablemente se mezclar
con el resto del fluido denominndose entonces a este tipo de flujo flujo turbulento
2. OBJETIVOS
El objetivo principal de esta experiencia es la visualizacin de flujos en
diferentes regmenes de escurrimiento, diferenciando el flujo laminar (flujo
ordenado, lento) del flujo turbulento (flujo desordenado, rpido).
1
N
Demostrar que cualquier flujo necesariamente depende de tres parmetros
para definir su correspondiente, estos son: la velocidad, longitud geomtrica
caracterstica que en el caso de tubera puede ser un dimetro, su viscosidad
cinemtica que a su vez depende de la temperatura. Una cifra adimensional
que rene estos tres parmetros es el N de Reynolds.
3. FUNDAMENTO TEORICO
DEFINICIN DE FLUIDO
Un fluido es una sustancia que cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente
a alterar su forma, con lo que fluye y se adapta a la forma del recipiente. Los
fluidos pueden ser lquidos o gases. Las partculas que componen un lquido no
estn rgidamente adheridas entre s, pero estn ms unidas que las de un gas.
El volumen de un lquido contenido en un recipiente hermtico permanece
constante, y el lquido tiene una superficie lmite definida. En contraste, un gas
no tiene lmite natural, y se expande y difunde en el aire disminuyendo su
densidad. A veces resulta difcil distinguir entre slidos y fluidos, porque los
slidos pueden fluir muy lentamente cuando estn sometidos a presin, como
ocurre por ejemplo en los glaciares.
CAUDAL: Es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo.
Normalmente se identifica con el flujo volumtrico o volumen que pasa por un
rea dada en la unidad de tiempo.
VISCOSIDAD
Propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una
fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los
fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de
fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido
determina su viscosidad, que se mide con un recipiente (viscosmetro) que tiene
un orificio de tamao conocido en el fondo. La velocidad con la que el fluido sale
por el orificio es una medida de su viscosidad.
2
O equivalentemente por:
Donde:
: densidad del fluido
vs : velocidad caracterstica del fluido
D : Dimetro de la tubera a travs de la cual circula el fluido o
longitud caracterstica del sistema.
: viscosidad dinmica del fluido
: viscosidad cinemtica del fluido
CARACTERISTICA /CANTIDAD
Clormixidrina slida
Colorante Boyante
Tubo de vidrio
Agua potable
INSTRUMENTO
CARACTERISTICA / PRECISION
termmetro
cronmetro
Cuba de Reynolds
Probeta graduada
5. PROCEDIMIENTO
Llenar la Cuba de Reynolds con agua y esperar que cese cualquier clase
de movimiento, y mantenerlo a un mismo nivel, marcado anteriormente.
Abrir la vlvula de salida del tubo de vidrio y luego abrir la vlvula del
inyector de colorante y observar su comportamiento, si se mantiene a
modo de un hilo colorecido extendido en toda la extensin del tubo se
estar ante un flujo laminar
6. CLCULOS
Datos iniciales:
Descripcin
Cantidad /valor
Unidad
Dimetro
11milmetros
Volumen Inicial
4 -8 Litros
L.
9.8x10-7
St.
Viscosidad
mm
7. RESULTADOS
7.1 Calculo de flujo laminar:
Temp
Viscosidad
Volumen
Tiempo
Caudal
Velocidad
Tipo de
(C)
(Stokes)
(m3)
(s)
(m3/s)
(m/s)
Reynods
Flujo
21.5
9.8x10-7
0.004
46.67
8.57x10-5
0.902
10124.49
laminar
21.5
9.8x10-7
0.004
46.76
8.55x10-5
0.900
10102.04
Laminar
21.5
9.8x10-7
0.004
47.18
8.48x10-5
0.892
10012.24
Laminar
21.5
9.8x10-7
0.004
45.19
8.85x10-5
0.931
10450
Laminar
21.5
9.8x10-7
0.004
46.73
8.56x10-5
0.901
10113.27
Laminar
Promedio
Laminar
10160.41
Temp
Viscosidad
Volumen
Tiempo
Caudal
Velocidad
Tipo de
(C)
(Stokes)
(m3)
(s)
(m3/s)
(m/s)
Reynolds
Flujo
21.5
9.8x10-7
0.004
34.26
1.17x10-4
1.23
13806.12
Turbulento
21.5
9.8x10-7
0.004
33.81
1.18x10-4
1.24
13918.37
Turbulento
21.5
9.8x10-7
0.004
33.51
1.19x10-4
1.26
14142.86
Turbulento
21.5
9.8x10-7
0.004
33.56
1.19x10-4
1.25
14030.61
Turbulento
21.5
9.8x10-7
0.004
34.61
1.16x10-4
1.22
13693.88
Turbulento
Promedio
13918.37
Turbulento
Temp
Viscosidad
Volumen
Tiempo
Caudal
Velocidad
Tipo de
(C)
(Stokes)
(m3)
(s)
(m3/s)
(m/s)
Reynolds
Flujo
21.5
9.8x10-7
0.008
70.45
1.14x10-4
1.19
13357.14
Turbulento
21.5
9.8x10-7
0.008
69.74
1.15x10-4
1.21
13581.63
Turbulento
21.5
9.8x10-7
0.008
69.50
1.15x10-4
1.21
13581.63
Turbulento
21.5
9.8x10-7
0.008
70.43
1.13x10-4
1.20
13469.39
Turbulento
Promedio
13497.45
Turbulento
8. CUESTIONARIO
- Ubique en un plano f vs Re, los cinco campos de flujo: laminar, critico,
turbulento liso, transitorio y turbulento rugoso.
- Comparar los Re hallados con los recomendados por los textos, si hubiera
discrepancia en lo referente a los valores para la definicin de un flujo laminar
y un flujo turbulento dar una explicacin desde el punto de vista personal.
Para este caso se recurri al texto de Mecnica de Fluidos de Yunus Gengel y Jhon Cimbala donde el
captulo 8 de este libro nos dice que lo normal en los nmeros de Reynolds (Re) es que en el fluido laminar
sea 2300 y en el flujo turbulento se 4000 pero a la vez nos dice que debemos tener en cuenta que estos
flujos puedes alcanzar nmeros de Reynolds mucho ms altos en tuberas muy lisas cuando se evitan las
perturbaciones de flujo y las vibraciones de tubera. Por lo tanto, en experimentos cuidadosamente
controlados en condiciones de laboratorio los N de Reynolds de los flujos pueden variar hasta 100 000.
Para 4 litros:
Para el flujo laminar= 10160.41 (valor referente=2300)
Porque dentro de un caudal ya sea que este se encuentre almacenado en una tubera ante una alteracin
pequea de flujo se perturbara el vector velocidad del flujo a travs de un aparato sencillo donde se inyectara
un colorante neutralmente boyante, podemos distinguir cuando un flujo es laminar.
Flujo laminar se da cuando el fluido tiene velocidades bajas y viscosidades altas, su movimiento es
ordenado, suave y se mueve en lminas paralelas sin entremezclarse y cada partcula del fluido sigue en una
trayectoria denominada lnea de corriente.
Un flujo turbulento se da cuando el fluido tiene una alta velocidad y viscosidades bajas, tambin cuando la
pendiente del sistema es muy alta, al aumentar el gradiente de velocidad se incrementa y se este se vera en
una tubera de manera desordenada ya que se dispersara de manera aleatoria.
- DISCUSION DE RESULTADOS
En la prctica se observa que el nmero de Reynolds turbular es mayor al nmero de Reynolds laminar
debido a que en funcin de la velocidad promedio, la viscosidad del fluido y el dimetro interno de la tubera
de 11 mm, se correlacionan en un numero adimensional, pues estos se relacionan entre las fuerzas
inerciales y las fuerzas viscosas de la corriente fluida, esta relacin es la que determina la inestabilidad del
flujo que conduce a un rgimen turbulento.
Se tomaron dos ejemplos uno para 4 litros y otro para 8 litros en el flujo turbulento podramos abrir la
discusin haciendo mencin que para cada uno de ellos la velocidad es similar aunque en el de 8 litros es
mayor solo por un poco en cuanto a la velocidad y los nmeros de Reynolds en cada uno se alternan y se
parece a pesar de tener diferencia en la dos cantidades de litros tomadas.
No existe dificultad porque se trabaja con un mismo material y una misma viscosidad.
Adems nuestros coeficientes de friccin serian:
Para 4 litros:
9. CONCLUSIONES
-Reynolds, estudi las caractersticas de flujo de los fluidos inyectando un trazador dentro
de un lquido que flua por una tubera.
-A velocidades bajas del fluido, se ve que el movimiento tiene un carcter laminar, sin
embargo, cuando hay mayores velocidades, el flujo del fluido se desorganiza obteniendo
as un flujo turbulento.
-sta prctica de laboratorio nos ayuda a conocer e identificar la naturaleza del flujo de
un lquido, ya sea de tipo laminar o turbulento.
-Por medio de la experiencia nos ayuda a conocer, el valor crtico de Reynolds; cuando
pasa por la etapa de flujo laminar, transicin, turbulento.
-Nos ayuda a obtener distribucin de velocidad para una tubera.
-Por medio de las grficas podemos darnos cuenta que hay una completa correlacin
entre el caudal y el numero de Reynolds, entre mayor sea el flujo volumtrico el nmero
de Reynolds ser mayor, por lo tanto es ms turbulento.
10 RECOMENDACIONES
-Verificar que el nivel de ambos compartimientos del tanque estn equilibrados,
para ello todas las llaves y vlvulas debern estar cerradas.
-Anotar la T inicial antes de tomar la primera medicin de Q.
-Tener mayor orden en el manejo del equipo y en la toma de mediciones.
-Verificar que el rotor del sensor del flujo del impulsor funcione de manera
adecuada al encender el equipo.
10. BIBLIOGRAFIA
Yunus A. engel y John M. Cimbala, MECANICA DE FLUIDOS, Mc Graw Hill, 2012.
Victor Streeter, Benjamin Wylie y W. Bedford, MECANICA DE FLUIDOS, Mc Graw
Hill, 2000.
ANEXOS