INTRODUCCIÓN
En la vida diaria observamos los fluidos a diario ya sea en su forma dinámica como en reposo; la mecánica de fluidos estudia los fenómenos que se producen sobre estos estos eleme elemento ntos s entre entre los cuales cuales se encuen encuentra tra el estudi estudio o de los fluido fluidos s en movimiento los cuales se distinguen de acuerdo al tipo de flujo y al tipo de régimen en la cual se encuentra. Como sabemos el tipo de flujo se puede determinar por simple observación pero el tipo de régimen régimen requiere requiere de cálculos cálculos y ensayos ensayos que deben de realizar realizar para su dete determ rmin inac ació ión. n. Este Este es de suma suma impo import rtan anci cia a ya que que serv servir irá á para para cálc cálcul ulos os posteriores en los cuales se debe saber el régimen de flujo para la aplicación de determinadas determinadas fórmulas. Para determinar determinar el régimen del del flujo se utiliza el nmero de !eynolds" el cual es la causa de la realización de este informe en el que se tratara la determinación de tipos de flujo de manera e#perimental y calculando con las fórmulas aplicadas al respectivo tema. t ema. En la e#periencia de !eynolds que tuvimos en laboratorio de $idráulica" se asignó un
régime régimen n a simple simple vista vista para toma de datos datos y luego luego una compro comproba bació ción n en
gabinete los cuales se presentara en los datos presentados en el desarrollo de este informe.
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BIOGRAFIA Osborne Reynolds %&elfast" 'rlanda del (orte" )* de agosto de +,-) /atc$et" 'nglaterra" )+ de febrero de +0+)1" fue un ingeniero y f2sico irlandés que realizó importantes contribuciones en los campos de la $idrodinámica y la dinámica de fluidos siendo la más notable la introducción de 34(umero de !eynolds44 en +,,*. Estudió matemáticas en 5niversidad de Cambridge" donde se graduó en +,67. 8l a9o siguiente fue nombrado profesor de ingenier2a del :ens College en
se convertir2a
en la =ictoria
5niversity of us asignaturas eran dif2ciles de seguir" cambiando de tema sin ninguna cone#ión de transición. !eynolds abandonar2a su cargo en +0?@. !eynolds estudió las condiciones en las
que la circulación de un fluido en el
interior de una tuber2a pasaba del régimen laminar al régimen turbulento. Aruto de estos estudios ver2a la luz el llamado (mero de !eynolds" por similitud entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas. El (mero de !eynolds aparece por primera vez en +,,* es su art2culo titulado 8n E#perimental 'nvestigation of t$e Circumstances /$ic$ Betermine /$et$er t$e inuous and of t$e la os !esistance in Parallei C$annels. !eynolds también propuso las que actualmente se conocen como las !eynolds averaged (avier>toDes equations para flujos turbulentos" en las que determinadas variables" como la velocidad" se e#presan como la suma de su valor medio y de las componentes fluctuantes.
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RESUMEN El nmero de !eynolds relaciona la densidad" viscosidad" velocidad y dimensión t2pica de un flujo en una e#presión adimensional" que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos. Bic$o nmero o combinación adimensional aparece en muc$os casos relacionado con el $ec$o de que el flujo pueda considerarse laminar %nmero de !eynolds peque9o1 o turbulento %nmero de !eynolds grande1. El nmero de !eynolds" !" se utiliza como parámetro til para clasificar el tipo de régimen en un flujo. a determinación del nmero de !eynolds viene determinado en función de la velocidad cr2tica del fluido que corresponde con la velocidad de paso de régimen laminar a turbulento" y con este e#perimento se pretende comprobar prácticamente el nmero de !eynolds. Para un fluido que circula por el interior de una tuber2a circular recta" el nmero de !eynolds viene dado porF
R=
VD v
OBJETIVOS
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Beterminar los parámetros de !eynolds para los distintos tipos de flujo como lo sonF laminar" transitorio o turbulento. 8prender el manejo del equipo para que en la vida profesional realizar los e#perimentos correctamente para resolver problemas en canales" tuber2as" reservorios" diques" etc. >aber descifrar los distintos resultados obtenidos en los ensayos y aplicarlos correctamente.
MARCO TEÓRICO
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NÚMERO DE REYNOLDS Es importante conocer la estructura interna del régimen de un fluido en movimiento ya que esto nos permite estudiarlo detalladamente definiéndolo en forma cuantitativa. Para conocer el tipo de flujo en forma cuantitativa se debe tener en cuenta el nmero de !eynolds. El nmero de !eynolds relaciona la densidad" viscosidad" velocidad y dimensión t2pica de un flujo en una e#presión adimensional" que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos. Bic$o nmero o combinación adimensional aparece en muc$os casos relacionado con el $ec$o de que el flujo pueda considerarse laminar %nmero de !eynolds peque9o1 o turbulento %nmero de !eynolds grande1. Besde un punto de vista matemático el nmero de !eynolds de un problema o situación concreta se define por medio de la siguiente fórmulaF
BóndeF d G diámetro de la tuber2a v G velocidad del fluido H G densidad del fluido I G viscosidad del fluido
8demás el nmero de !eynolds permite predecir el carácter turbulento o laminar en ciertos casos. 8s2 por ejemplo en conductos si el nmero de !eynolds es menor de)??? el flujo será laminar y si es mayor de -??? el flujo será turbulento
Alujo aminar
Alujo Jurbulento
Fl!o L"#$n"r Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido >e llama flujo laminar o corriente laminar" al tipo de movimiento de un fluido cuando éste es perfectamente ordenado" estratificado" suave" de manera que el fluido se mueve en láminas paralelas sin entre mezclarse si la corriente tiene lugar entre dos planos paralelos.
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a pérdida de energ2a es proporcional a la velocidad media. El perfil de velocidades tiene forma de una parábola" donde la velocidad má#ima se encuentra en el eje del tubo y la velocidad es igual a cero en la pared del tubo. >e da en fluidos con velocidades bajas o viscosidades altas" cuando se cumple que el nmero de !eynolds es inferior a )*??. <ás allá de este nmero" será un flujo turbulento.
Alujo laminar %En forma de láminas delgadas1
Fl!o Trblen%o
>e llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de un fluido que se da en forma caótica" en que las part2culas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las part2culas se encuentran formando peque9os remolinos aperiódicos" como por ejemplo el agua en un canal de gran pendiente. Bebido a esto" la trayectoria de una part2cula se puede predecir $asta una cierta escala" a partir de la cual la trayectoria de la misma es impredecible" más precisamente caótica.
>e da en fluidos donde el nmero de !eynolds es mayor a *+??
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Alujo turbulento. %Aorma muy caótica1
Fl!o en %r"ns$&$'n
Para valores de
2000 ≤ ℜ ≤ 4200
la lKnea del colorante pierde estabilidad formando
peque9as ondulaciones variables en el tiempo" manteniéndose sin embargo delgada. Este régimen se denomina de transición.
E(UI)OS A UTILI*AR E+$,o de FMD -./
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El módulo consiste en un depósito cil2ndrico dotado de una tobera acoplada a un tubo de metacrilato" que permite la visualización del fluido.
B"n&o 0$dr1l$&o FME --/ Equipo para el estudio del comportamiento de los fluidos" la teor2a $idráulica y las propiedades de la mecánica de fluidos. Compuesto por un banco $idráulico móvil que se utiliza para acomodar una amplia variedad de módulos" que permiten al estudiante e#perimentar los problemas que plantea la mecánica de fluidos.
Cron'#e%ro/
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)robe%" #$l$#e%r"d"
Ter#'#e%ro
M"n2er"
)ROCEDIMIENTO DEL ENSAYO REALI*ADO +. >e prende la maquina donde se $ará el ensayo. ). >e abre la válvula" se regula el caudal de salida del A
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abastece temporalmente $asta que logre llenarse y sea eficaz durante el ensayo.
*. En la parte superior de la maquina contiene un recipiente donde se deberá colocar un l2quido que por lo general es fluorcelina que desciende a través del tubo transparente que atraviesa el tanque al ser abierto también el envase que lo conten2a; as2 podremos observar si se trata de un flujo laminar" transicional o turbulento %en el laboratorio no se utilizó este l2quido1. -. 5na vez ya establecido el caudal se procederá a tomar datosF se llenara la probeta en un tiempo dado tantas veces sea necesarias. @. >e procederá a $acer el mismo procedimiento pero a$ora con caudales diferentes; es decir" se tendrá que abrir la válvula de la maquina poco a poco las veces que sean necesarias o el nmero de ensayo que queramos. 6. Por ltimo >e toma la temperatura que posee el fluido almacenado y con esto se determina la viscosidad cinemática" til para demostrar el (mero de !eynolds.
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CONCLUSIONES +. El nmero de !eynolds obtenidos para cada flujo ensayado en laboratorio coincide con datos obtenidos y establecidos en libros; por la cual nos damos cuenta que nuestros cálculos están bien. ). a metodolog2a aplicada Lobservación cient2ficaM nos fue de muc$a ayuda" ya que gracias a ello se obtuvieron resultados razonables y con buen sustento.
I/
II/
ANE3OS
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y DE INTERNET • • •
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:JE: 8='8. http://fuidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasi cosmfuidos/fujotturbulento/fujoturbulento.html http://fuidos.eia.edu.co/hidraulica/laminarturbulento.htm
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