INFORME 1 -REYNOLDS2014

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTUTA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CURSO:

Mecánica de Fluidos II

DOCENTE:

Ing. Wilmer Zelada Zamora

ALUMNOS:

LAMBAYEQUE, ABRIL 2014 DE 2014

INDICE

I. INTRODUCCIÓN…………………………………………………..……2

II. OBJETIVOS……………………………………………………….…..…3

III. MARCO TEORICO………………………………………………….…...4

IV. EQUIPOS Y MATERIALES………………………………………………6

V. PROCEDIMIENTO……………………………………………………….8

VI. CALCULOS…………………….………………………………………..11

VII. RESULTADOS…………....…………….……………………………….13

VIII. GRAFICA ……………………………………………………………….14

IX. CONCLUSIONES…………………………………………………..……15

X. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA…………………………….………....16

INGENIERIA CIVIL 1

MECANICA DE FLUIDOS IIEXPERIENCIA DE REYNOLDS

I. INTRODUCCIÓN

Al ir comparando lo real con lo teórico podemos decir que el fluido

real es mucho más complejo que el de un fluido ideal debido al efecto

de viscosidad. Este efecto obliga a un fluido real a comportarse de

maneras distintas, conllevando a regímenes típicos del escurrimiento

viscoso, laminar, transicional y turbulento.

Las características de estos regímenes fueron demostradas por

Osborne Reynolds en 1883; este personaje observo que para

pequeños caudales (en el ensayo con la pequeñas aberturas de la

válvula de regulación), daba la forma de un filamento muy delgado a

lo largo de la tubería de Reynolds. Para esta observación Reynolds

utilizo un colorante (sea el caso para en este ensayo realizado fue el

PERMANGANATO).

El observo así mismo, que el filamento no se esparcía a lo ancho, sino

que permanecía como una lámina paralela al eje de la tubería y a lo

largo de esta; estas características de la línea de corriente son típicas

del FLUJO LAMINAR. El cual sin embargo al abrir la válvula de

regularización un poco más y aumentar el caudal se obtuvo mayores

velocidades, el filamento de color empezaba a dispersarse (a ondear)

dando lugar al FLUJO TRANSICIONAL, hasta después de unos

segundos terminar mezclándose con el resto del fluido en este caso

llegaremos a tener un FLUJO TURBULENTO. De este modo Reynolds

obtener conclusiones a lo observado para introducir un número

adicional “Re”que posteriormente se conoció como el NUMERO DE

REYNOLDS.

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II. OBJETIVOS

Observar la importancia del número de Reynolds en el estudio de

los flujos.

Obtener mediciones del número de Reynolds para flujos en

diferentes condiciones.

Identificar los regímenes de movimiento de fluido según

observaciones visuales, calculando el número de Reynolds y

relacionando con lo observado en laboratorio.

Calcular y comprobar mediciones del número de Reynolds para

flujos en diferentes caudales y a temperatura constante

mediante datos sacados del ensayo

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III. MARCO TEORICO

El número de Reynolds (Re) es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido. Este número recibe su nombre en honor de Osborne Reynolds, quien lo describió en 1883.

El número de Reynolds relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos. Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos casos relacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande). Desde un punto de vista matemático el número de Reynolds de un problema o situación concreta se define por medio de la siguiente fórmula:

ℜ=ρ vsD

μ

O equivalentemente por:

ℜ=vsD

υ

Dónde:

ρ: Densidad del fluido.

vs: Velocidad característica del fluido.

D: Diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido o longitud característica del sistema.

μ: Viscosidad dinámica del fluido.

υ: Viscosidad cinemática del fluido.

υ= μρ

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Además el número de Reynolds permite predecir el carácter LAMINAR, TRANSICIONAL y TURBULENTO el cual estarán regidos por rangos que son las siguientes:

FLUJO LAMINAR:Se caracteriza porque el

movimiento de las partículas del fluido se

produce siguiendo trayectorias bastante

regulares, separadas y perfectamente

definidas dando la impresión de que se

tratara de láminas o capas más o menos

paralelas entre si, las cuales se deslizan suavemente unas sobre

otras, sin que exista mezcla macroscópica o intercambio

transversal entre ellas. Y teniendo un Números de Reynolds ˂

2300

FLUJO TRANSICIÓN:La línea del fluido

dentro de la tubería pierde estabilidad

formando equeñas ondulaciones

variables en el tiempo, manteniendoce

sin embargo delgada, el cual presentara

un Números de Reynolds entre los

valores 2300 – 4000.

FLUJO TURBULENTO:se llama flujo

turbulento o corriente turbulento al

movimiento de un fluido que se da en forma

caótica, en que las partículas se mueven

desordenadamente y las trayectorias de las

partícula se encuentran formando pequeños

remolinos a periódicos, se da este tipo de

fluido cuando el Números de Reynolds ˃ 4000

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IV. EQUIPOS Y MATERIALES

FME-06

El módulo consiste en un depósito cilíndrico dotado de una tobera acoplada a un tubo de metacrilato, que permite la visualización del fluido.

Un rebosadero garantiza la homogeneidad del caudal y una aguja acoplada a un depósito suministra el colorante. El agua se suministra desde el Banco Hidráulico.

La visualización del régimen laminar o turbulento se puede realizar actuando sobre la válvula de control de flujo.

BANCO HIDRAULICO

Equipo para el estudio del comportamiento de los fluidos, la teoría hidráulica y las propiedades de la mecánica de fluidos.

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Compuesto por un banco hidráulico móvil que se utiliza para acomodar una amplia variedad de módulos, que permiten al estudiante experimentar los problemas que plantea la mecánica de fluidos.

PROBETA GRADUADA

Instrumento de plástico graduado utilizado para medir el volumen y hallar el caudal.

CRONÓMETRO

Utilizado para encontrar el tiempo al momento de llenar la probeta

TERMÓMETRO

PERMANGANATO

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V. PROCEDIMIENTO

Instalamos los equipos (FME06, BANXO HIDRAULICO, EL DEPOCITO DEL COLORANTE DE PERMANGANATO)

Estabilización del flujo de agua colocación de la tinta

Dejamos fluir la tinta el cual será regulado con una válvula superior.

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Graduamos a la tinta dentro del flujo por medio de las llaves inferiores hasta obtener lo más posible un movimiento laminar.

Contemplamos el fluir de la tinta en diferentes momentos, con la válvula inferior un poco abierta para después ir abriéndole gradualmente hasta abrirla totalmente (hasta realizar 5 casos).

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Luego seguimos con la medida del caudal utilizando una probeta graduada y un cronometro, esto lo realizaremos en tres medias en cada una de los 5 caso y con ayuda de un termómetro encontraremos la temperatura del fluido.

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FLUJO LAMINAR FLUJO TRANSICIONAL

FLUJO TURBULENTO

Con los datos hallados calcularemos caudales, velocidades y viscosidad cinética para luego encontrar el número de Reynolds.

VI. CALCULOS

DATOS:

DIAMETRO:D=10mm=1cm

AREA:

AREA=π D2

4=π (1)2

4cm2=0.7854cm2

VISCOSIDAD CINEMATICA:

25 ºC 8.94*10-7 m2/s = 8.94*10-3 cm2/S

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Toma de volumen y medición de la temperatura

30 ºC 8.03*10-7 m2/s = 8.03*10-3 cm2/S

Temperatura obtenida 26°C tabulamos para obtener la VISCOCIDAD CINEMATICA en esta temperatura:

26−2530−25

= ѵ−8.03∗10−3

8.94∗10−3−8.03∗10−3

ѵ (26 ºC )=8.758∗10−3 cm2/ s

PARA EL DESARROLLO UTILIZAREMOS LAS SIGUIENTES FÓRMULAS

Q=VT,v=Q

A,ℜ= v∗D

ѵ

Q = Caudal calculado ( cm3

seg .)

V =Volumen ( cm3)

T = tiempo (seg .)

v = Velocidad (cmseg .

)

A = Área del conducto (cm2)

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Re =Número de Reynolds

D = Diámetro (cm)

Ѵ = Viscosidad Cinética ( cm2

seg .)

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VII RESULTADOS

105 385.23 0.2726100 369.93 0.2703108 402.27 0.2685153 74.63 2.0501129 61.64 2.0928130 61.70 2.1070140 59.40 2.3569138 57.18 2.4134113 46.49 2.4306135 32.61 4.1398121 28.81 4.1999140 33.88 4.1322172 32.22 5.3383151 28.13 5.3679121 22.57 5.3611117 17.72 6.6027124 19.16 6.4718157 24.52 6.4029139 16.91 8.2200142 17.37 8.1750138 16.59 8.3183150 10.26 14.6199171 11.53 14.8309200 13.56 14.7493

REYNOLDS

34.1959

303.4939

525.6484

AREA (CM2)VELOCIDAD

PROMEDIO (CM/S)VISCOCIDAD CINEMATICA

(CM2/S)

0.7854

0.01007

0.01007

TEMPERATURA (ºC)

0.7854 0.3444 20

3.0562 20

4.1573

CAUDAL (CM3/S)

CAUDAL PROMEDIO (CM3/S)

LAMINAR

LAMINAR

LAMINAR

VISUALIZACIONVOLUMEN (ML o CM3)

TIEMPO (seg.)

0.2705

2.4003

820.9028

LAMINAR 5.3558 0.7854 6.8192 20

1041.5726

LAMINAR 2.0833 2.6525 0.01007 263.4093

LAMINAR 8.2378 0.7854 10.4886 20

0.01007 677.1785

LAMINAR 6.4925 0.7854

0.7854 20

0.7854 20

0.01007

8.2665 20 0.01007

200.7854 5.2933 0.01007

1862.8671LAMINAR 14.7333 18.7591 0.01007

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VII. GRÁFICA:

0 2 4 6 8 10 12 14 160

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

CAUDAL (cm3/s)

Num

ero

de R

eyno

lds

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VIII. CONCLUSIONES

Que el reproducir el experimento que realizo OSBORNE

REYNOLDS, no fue tan sencillo como desarrollar un

problema con papel y lápiz, ya que al momento de intentar

graduar el equipo teníamos dificultades con la tinta

(permanganato).

Se pudo comprobar experimentalmente como ya se sabía

por teoría, que el aumento de la velocidad de flujo ocasionó

el aumento del caudal y por ende el aumento del número de

Reynolds, lo cual daría origen a un flujo de mayor intensidad

dándosele el nombre de TURBULENTO.

También se obtuvo un resultado tal y como OSBORN

REYNOLS lo detallo, esto lo podemos corroborar gracias al

grafico que nos salió, el tenia q ser una recta y ese fue

nuestro resultado.

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IX. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA

ROCHA FELICES, Arturo; Hidráulica de Tuberías y Canales, 1° ed. UNIMc. DONALD, R. (1986). Introducción a la Mecánica de Fluidos. Ed. Interamericana http://200.13.98.241/~rene/operaciones/manuales/reynolds.pdfhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/elexperimentodereynolds/elexperimentodereynolds.htmlhttp://www.slideshare.net/euch00/numero-de-reynolds

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