PRACTICA FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO
Nombre del alumno: Cristian Roelio Auilar Oli!o
Nombre del maestro: Le"!a Retureta
Materia: Me#ani#a " sistemas de trans$orte %&
INTRO'UCCION
Cuando entre dos partículas en movimiento existe gradiente de velocidad, o sea que una se mueve más rápido que la otra, se desarrollan fuerzas de fricción que actúan tangencialmente a las mismas. Las fuerzas de fricción tratan de introducir rotación entre las partículas en movimiento, pero simultáneamente la viscosidad trata de impedir la rotación. Dependiendo del valor relativo de estas fuerzas se pueden producir diferentes estados de uo. Cuando el gradiente de velocidad es !ao, la fuerza de inercia es ma"or que la de fricción, las partículas se desplazan pero no rotan, o lo #acen pero con mu" poca energía, el resultado $nal es un movimiento en el cual las partículas siguen tra"ectorias de$nidas, " todas las partículas que pasan por un punto en el campo del uo siguen la misma tra"ectoria. %ste tipo de uo fue identi$cado por &. 'e"nolds " se denomina (laminar), queriendo signi$car con ello que las partículas se desplazan en forma de capas o láminas. *l aumentar el gradiente de velocidad se incrementa la fricción entre partículas vecinas al uido, " estas adquieren una energía de rotación aprecia!le, la viscosidad pierde su efecto, " de!ido a la rotación las partículas cam!ian de tra"ectoria. *l pasar de unas tra"ectorias a otras, las partículas c#ocan entre sí " cam!ian de rum!o en forma errática. +ste tipo de uo se denomina tur!ulento.
OBJETI(O
%l o!etivo de esta práctica es o!servar las características de los regímenes de uo laminar " tur!ulento en un conducto a trav-s del caudal o!tenido, reproduciendo el experimento original de &s!orne 'e"nolds.
MARCO TEORICO
Los uidos pueden ser líquidos o gases " al movimiento de estos se le llama uo. %ste uo involucra las le"es de la física, las propiedades del uido " características del medio am!iente o conducto por el cual u"e. Los uos se pueden clasi$car de distintas maneras, atendiendo al cam!io " dirección que sufren las partículas de!ido al espacio recorrido, al cam!io de velocidad, dirección " posición de las partículas respecto al tiempo. n uo viscoso puede ser clasi$cado como laminar o tur!ulento. /luo laminar %s aquel en el que el movimiento de las partículas tiene solamente el sentido " la dirección de movimiento principal del uido0 -ste es perfectamente ordenado, estrati$cado, suave, de manera que el uido se mueve en láminas paralelas sin mezclado signi$cativo pero con esfuerzos cortantes viscosos signi$cativos si la corriente tiene lugar entre dos planos paralelos. /luo tur!ulento %s aquel en el que las partículas del uido tienen desplazamiento en sentidos diferentes al del movimiento principal del uido. %l uo varía irregularmente de modo que sus cantidades muestran una variación aleatoria. %n este tipo de uos al moverse las partículas con movimiento errático tienen como consecuencias el que se presenten colisiones entre ellas 1se incrementa la fricción entre las partículas vecinas2, " esto genera cam!ios en la cantidad de movimiento, los cuales se mani$estan como una p-rdida de energía " en movimiento rotatorio. /luo en transición %s aquel donde las líneas de uo empiezan a pasar de un estado laminar a tur!ulento. Las líneas de uo "a no son paralelas, si no ondulares, ordenadas de una manera semiestrati$cada " con un mezclado leve. Las líneas de uo se encuentran más desordenadas en el centro del uo que aquellos cercanos a las paredes. 3úmero de 'e"nolds
%l r-gimen de uo depende de tres parámetros físicos que descri!en las condiciones de uo. %l primero es una escala de longitud del campo de uo, tal como el espesor de una caa límite o el diámetro de un tu!o. 4i la escala de longitud es su$cientemente grande, una pertur!ación del uo puede incrementarse " el uo puede llegar a ser tur!ulento. %l segundo es una escala de velocidad tal como un promedio espacial de la velocidad0 con una velocidad su$cientemente grande el uo puede llegar a ser tur!ulento. %l tercero es la viscosidad cinemática0 con una viscosidad su$cientemente peque5a el uo puede llegar a ser tur!ulento. Los tres parámetros se pueden com!inar en uno solo que puede servir como #erramienta para predecir un r-gimen de uo. 'e"nolds descu!rió que la existencia de uno u otro tipo de uo depende del valor que toma una agrupación adimensional de varia!les relevantes del uo, parámetro al que se denomina en su #onor como número de 'e"nolds. 4iendo v la velocidad media del uo 1caudal6área transversal del conducto2, D el diámetro " v la viscosidad cinemática del uido, se de$ne el número de 'e"nolds, designado como 'e, como7 %n todos los uos existe un valor de este parámetro para el cual se produce la transición de uo laminar a uo tur!ulento, #a!itualmente denominado número de 'e"nolds crítico. 8eneralmente para uo en tu!os se esta!lecen los siguientes valores críticos del número de 'e"nolds7
9 v
)
9
6
9 v
'e9 3umero de 'e"nolds :9:elocidad del /luo D9Diámetro del Conducto del *gua :9 :iscosidad Cinemática 4i 'e ; <===, el uo es laminar. %ntre <=== ; 'e ; >=== existe una zona de transición de uo laminar a tur!ulento. 4i 'e ? >=== el uo es tur!ulento.
'E*ARROLLO 'E LA PRACTICA
/ormulas7 9 v 6
1número de 'e"nolds2
:9@6*
1:elocidad2
*9 AD<6>
1Brea2
4a!iendo que7 'e;<=== /luo Laminar <=== ; 'e ; >=== /luo ransicional 'e? >=== /luo ur!ulento Eara el Diámetro
D9F plg 9 =.=
Eara el Caudal @9F litro6#rs 9 <.HHxF=H mI6s
Cálculos7 FLUJO OB*ER(A 'O
CAU'A L +litro), rs-
'EN*I' A' +.)m/-
(I*CO*I 'A' +Pa0s-
'IAMET RO +$l-
(ELOCI 'A' +m)se-
NUMER O REYNO L'*
FLUJO CALCULA 'O
LAMINAR
>G
F===
F.=
=.G
=.F=FJ
F<>G.=K
L*M3*'
LAMINAR
G=
F===
F.=
=.G
=.FFIG
FIK=.KI
L*M3*'
LAMINAR
J=
F===
F.=
=.G
=.FIJ<
FJJK.FF
L*M3*'
LAMINAR
HG
F===
F.=
=.G
=.FH=<
<=NG.HN
TRAN*ITO RIO TRAN*ITO RIO
F==
F===
F.=
=.G
=.<
FI=
F===
F.=
=.G
=.
IJFJ.><
'*34M& 'M& '*34M& 'M& '*34M& 'M&
CONCLU*IONE*
Con el experimento realizado "a podemos como alumnos detectar que tipo de uo u"e por un canal o tu!ería. %n nuestras mediciones #emos tratado de ser mu" exactos, pero no siempre la vista del #om!re tiene la medición correcta, por lo que en la
cuarta medición cometimos un error "a que lo o!servado fue un uo laminar " en la compro!ación resulto ser un uo transitorio. Lo más importante que nos #emos relacionado con la práctica " se #a comparado con la teoría la cual es mu" verídica " a"uda a la solución de pro!lemas. Oemos aprendido al diferenciar un uo laminar, transicional " tur!ulento. %stos ensa"os nos dan ma"ores conocimientos de cómo se comportan los uos de agua en las tu!erías " canales.
