Número de Reynolds 2452

Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

Campo 1
Ingeniería Química
Laboratorio Experimental Multidisciplinario II
Informe Experimental 3: NÚMERO DE REYNOLDS
Equipo:
 Espinoza Flores Frida Gabriela

 Ramírez Mathey Israel Ulises
 Rivera Contreras Vanessa
 Solórzano Valdés Fernando
Profesoras:
Soto Bautista Ana María

Sixto Berrocal Ana María
Grupo: 2452 A/B
Semestre: 2020-ll
Fecha de entrega: 26 de marzo de 2020

OBJETIVO
Comprender la importancia del número de Reynolds en el estudio del
comportamiento de un fluido.
INTRODUCCIÓN
El número de Reynolds permite caracterizar la naturaleza del flujo, es decir, si se
trata de un flujo laminar, flujo transicional o de un flujo turbulento, además indica la
importancia relativa de la tendencia del flujo hacia un régimen turbulento respecto
de uno laminar y la posición de este estado dentro de una longitud determinada.
El comportamiento de los fluidos es importante para los procesos de ingeniería en
general y constituye uno de los fundamentos para el estudio de las operaciones
unitarias. El conocimiento de los fluidos es esencial, no solo para tratar con
precisión los problemas de movimiento de fluidos a través de tuberías, bombas y
otro tipo de equipos de proceso, sino también para el estudio del flujo de calor y de
muchas operaciones de separación que dependen de la difusión y transferencia
de masa.
Un flujo laminar se define como aquel en que el fluido se mueve en capas o
láminas, deslizándose suavemente unas sobre otras y existiendo sólo intercambio
de molecular entre ellas. Por otro lado, en un flujo turbulento, el movimiento de las
partículas es muy errático y se tiene un intercambio transversal de cantidad de
movimiento muy intenso.
En una ingeniería práctica, el flujo laminar se presenta en líneas que no se cruzan
ni se divergen en la corriente, estas siguen una trayectoria paralela. Bajo estas
condiciones el movimiento de las partículas de un colorante puede ser fácilmente
identificadas como una línea donde la tinta no se mezcla.
Cuando el caudal va aumentando, la transición del régimen laminar a turbulento
constituye un proceso gradual. La caída de presión y las características de
transferencia de calor puede ser un factor de importancia para considerar al
momento de diseñar un sistema.
El flujo turbulento se presenta usualmente en los problemas prácticos de
ingeniería tal como el caso de flujo en tuberías, flujo en canales, flujo en máquinas
hidráulicas, flujo en ríos y flujo en zona de rompientes y se caracteriza por la
agitación. Las líneas que forman remolinos se cruzan y se separan. La velocidad
fluctúa en cada punto con respecto al tiempo.
GENERALIDADES
El número de Reynolds es un número adimensional que describe el
comportamiento de un flujo y relaciona las diferentes propiedades físicas propias
de un fluido que fluye dentro de una tubería como la viscosidad y la densidad que
ayudan a la determinación de los diferentes regímenes de flujo y la asignación de
valores numéricos de cada uno.
Matemáticamente Reynolds es un parámetro adimensional que expresa la relación
entre fuerzas de inercia y las fuerzas de viscosidad o de fricción en el interior de
una corriente, que se expresa para una tubería de sección circular.
En una tubería circular se considera:
• Re < 2300 El flujo sigue un comportamiento laminar.
• 2300 < Re < 4000 Zona de transición de laminar a turbulento.
• Re > 4000 El fluido es turbulento.
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES

El desarrollo experimental consistió de los siguientes pasos que se mencionan a
continuación:
a) Revisión de todas las válvulas que permitirán la apertura y el cierre del
fluido, en este caso, el agua.
b) Prender el motor que permitirá el bombeo de agua.
c) Apertura de la válvula de control de ingreso del agua de la línea (instalada
en el LEM), regulando de tal forma que se presente un rebose de agua
mínimo.
d) Se procede a abrir la válvula de control de salida del agua.
e) El agua que sale es almacenada en un tanque cilíndrico, que está equipado
a un costado de la mesa donde está instalado el tubo de acrílico montado
horizontalmente.
f) Mantener lleno el tanque cilíndrico para evitar daños al motor instalado.
g) En una segunda salida de agua, posicionar una cubeta para el caudal de
esta.
h) Medición del tiempo en el cual ingresa un volumen de agua identificable en
el recipiente antes mencionado.
i) Verificación de la temperatura del agua, tomado como dato experimental.
j) Apertura del regulador de salida del colorante (identificado como morado
de genciana), de manera que fluya a través del tubo de plástico, tratando
que se formen hilos de tintura.
k) Para flujo laminar, identificarlo de manera unidireccional, sin formación de
torbellinos, siguiendo varias líneas en una sección del tubo de acrílico.
l) Para flujo turbulento, observar el medidor de velocidad a un costado del
tanque cilíndrico e identificar la formación de torbellinos en una sección
media del tubo de acrílico.
m) Para flujo transitorio, identificar formación de torbellinos y líneas
unidireccionales.
n) Repetir el mismo procedimiento en dos corridas.
PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
Flujo laminar
V2
V1 [mL] t1 [seg.] t2 [seg.]
[mL]
410 20 260 20
Promedi 380 20 260 20
o
Volumen 395 260
Flujo turbulento
Vel. [ft/seg]
3.02
0.87
OBSERVACIONES Y ANÁLISIS DE RESULTADO

1. Flujo laminar
Re F
1644.44 0.0388
1090.06 0.0587
Para este régimen, se pueden observar bajas velocidades del fluido, y por ende un
menor número de Reynolds, pero dentro de sus valores para considerarlo laminar;
el transporte molecular es ordenado: partículas desplazándose en trayectorias
paralelas y unidireccionales.
2. Flujo turbulento Re F
9093.91 0.03375
Para este régimen, se observan altas velocidades del fluido; en un flujo turbulento
las líneas de corriente se tornan caóticas, formando incluso pequeños vórtices
dentro de él. En este, las partículas se entremezclan al azar desplazándose en
todas las direcciones posibles.
3. Flujo transitorio
Re F
2619.7 0.03699
Para este régimen, existen características tanto de un flujo laminar así como de un
flujo turbulento.
 El número de Reynolds es una cuantificación de la entropía de un fluido.
 El experimento sólo es viable si la densidad del agua y la tinta son similares
 El régimen de un fluido depende de su velocidad, la naturaleza del líquido y
el espacio por el que pasa.
 El fluido se torna caótico conforme también aumenta la presión que ejerce
la tubería.
 La temperatura influye directamente en la naturaleza física del fluido, ya
que a mayor temperatura la viscosidad disminuye, esto conllevaría a
realizar variaciones en la velocidad, el caudal, y por ende el número de
Reynolds cambiaría.
MEMORIA DE CÁLCULO
 FLUJO TURBULENTO
Datos:
Velocidad: 3.02 fts/s
Diámetro: d=0.0492 fts
lb
Densidad: ρ=62427.96
fts3
lb
Viscosidad: µ=1.02
ft∗s
lbs fts
(0.0492 fts)(62427.96 )(3.02 )
ft s3
s
ℜ= =9093.9 ℜ
ls
(1.02 )
fts∗s
 Segunda corrida FLUJO TRANSITORIO
Velocidad: V =¿ 0.87 fts/s

Diámetro: d=0.0492 fts
lb
Densidad: ρ=62427.96
fts3
lb
Viscosidad: µ=1.02
fts∗s
lbs fts
(0.0492 fts)(62427.96 )(0.87 )
ft s3
s
ℜ= =2619.77 ℜ
ls
(1.02 )
fts∗s
 FLUJO LAMINAR
Datos:
Tiempo: 20 seg.
Volumen: 395 mL
lb
µ= 1.02
fts∗s
lb
ρ=62427.96
fts3
 Cálculo del caudal:
395 mL cm3
Q= =19.75
20 seg seg
(πD)
 Se determina el Área: A=
4
π
A= cm2
8
Con los datos anteriores y la fórmula de Q=V . A despejaremos la velocidad
quedando como:
cm3
( 19.75 )
Q seg cm
V=  V= =16.7643 .
A π 2 seg
cm
8
 Conversión a fts
cm 1 fts fts
16.7643 (
seg 30.48 cm
=0.550
s)
fts
V =0.550 .
seg
lb fts
(0.0492 fts)(62427.96 )(0.550 )
fts 3
seg
ℜ=
lb
1.02
fts∗s
ℜ=1649.44 ℜ
 SEGUNDA CORRIDA:
Datos:
Tiempo: 20 seg.
Volumen: 260 mL
Diámetro interno: 0.0492 fts
lb
µ= 1.02
fts∗s
lbs π 260 mL cm 3
ρ=62427.96 A= cm2 Q= =13
ft s3 8 20 seg seg
cm3
13
seg cm fts
V= =11. 0347 =0.3620
π 2 seg s
cm
8
lb fts
(0.0492 fts)(62427.96 )(0.3620 )
fts 3
seg
ℜ=
lb
(1.02 )
fts∗s
R e=1090.06 ℜ
 PARA RÉGIMEN LAMINAR DETERMINE EL FACTOR DE FRICCIÓN

CONSIDERANDO QUE ESTE SÓLO DEPENDE DEL NRe.
El factor de fricción para régimen laminar se puede determinar por la siguiente
ecuación que depende del número de Reynolds. Y no depende de la rugosidad ya
que no se forman turbulencias.
64
f=
ℜ
64
f= =0 . 0587
1090.06
64
f= =0 . 0388
1649.44
 PARA RÉGIMEN TURBULENTO UTILICE UNA ECUACIÓN EMPÍRICA

PARA DETERMINAR EL FACTOR DE FRICCIÓN DE ACUERDO CON
LAS CONDICIONES DE EXPERIMENTACIÓN.
Para determinar el factor de fricción en régimen turbulento, tenemos la ecuación

de Karmann-Prandltl.
1 2.51
√f
=−2∗log
ℜ√f( )
Por lo tanto, para los diferentes números de Reynolds tenemos:
Re F
9093.91 0.03375
2619.77 0.03699
ANEXO DE IMÁGENES DE LOS REGÍMENES OBTENIDOS.

 Flujo laminar.
 Flujo turbulento.
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
Como se puede observar en nuestras generalidades establecimos de manera
teórica que el número de Reynolds dependía de velocidad del fluido, del diámetro
de tubería, o diámetro equivalente si la conducción no es circular, y de la
viscosidad cinemática o en su defecto densidad y viscosidad dinámica. Esto para
poder observar el comportamiento de un fluido.
Debido a las condiciones empleadas, fue muy sencillo identificar cuando nuestro
flujo se comportaba de manera laminar y turbulenta, más en cambio, se dificulto el
poder observar cuando tenía un comportamiento transitorio.
Al trabajar con nuestros datos obtenidos experimentalmente encontramos que
nuestro flujo se comportó de manera laminar y turbulenta, y una en transitorio
debido a que su número de Reynolds fue un número mayor a 2000 y menor que
4000.
BIBLIOGRAFÍA
1. Perry, Robert H. Green Don W, “Manual del Ingeniero Químico Vol.1”
séptima edición, Madrid 2010, Editorial Mc. Graw Hill.
2. Merle, Wiggeit, Mecánica de fluidos, Editorial International Thomson
Editores SA de CV, 3° Edición, México, 2002
3. Sitios web: https://slideplayer.es/slide/23655/
4. http://www.fcb.uanl.mx/IDCyTA/files/volume1/2/10/148.pdf

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DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES

OBSERVACIONES Y ANÁLISIS DE RESULTADO

 Segunda corrida FLUJO TRANSITORIO

Velocidad: V =¿ 0.87 fts/s

 PARA RÉGIMEN LAMINAR DETERMINE EL FACTOR DE FRICCIÓN

 PARA RÉGIMEN TURBULENTO UTILICE UNA ECUACIÓN EMPÍRICA

Para determinar el factor de fricción en régimen turbulento, tenemos la ecuación

ANEXO DE IMÁGENES DE LOS REGÍMENES OBTENIDOS.

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