UNIVERSIDAD RICARDO PALMA
FACULTAD DE INGENIERIA
EXPERIENCIA DE REYNOLDS
1. INTRODUCCION Utilizando la fórmula de Número de Reynolds podemos clasificar los fluidos en turbulentos, en transición y laminar, sin la necesidad de observarlos en tiempo real.
2. OBJETIVO Clasificar los flujos observados en laboratorio de manera experimental y matemática, para luego verificar si estos resultados coinciden.
3. BREVE PRINCIPIO TEORICO Un flujo laminar se define como aquel en que el fluido se mueve en capas o láminas, moviéndose suavemente unas sobre otras y existiendo sólo intercambio de moléculas entre estas capas. Cualquier tendencia hacia la inestabilidad o turbulencia es disminuida por la acción de las fuerzas cortantes viscosas que se oponen al movimiento de estas capas de fluido que se encuentran juntas entre sí. Por otro lado, en un flujo turbulento el movimiento de las partículas es muy inestable o desordenado y se tiene un intercambio entre capa y capa muy intensa o con mayor velocidad que si fuese un flujo laminar. 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. Las características que condicionan el flujo laminar dependen de las propiedades del líquido y de las dimensiones del flujo. Mientras que aumenta el flujo másico aumenta las fuerzas del momento o inercia, las cuales son contrarrestadas por la por la fricción o fuerzas viscosas dentro del líquido que fluye. Cuando estas fuerzas opuestas alcanzan un cierto equilibrio se producen cambios en las características del flujo. En base a los experimentos realizados por Reynolds en 1874 se concluyó que las fuerzas del momento son función de la densidad, del diámetro de la tubería y de l a velocidad media. Además, la fricción o fuerza f uerza viscosa depende de la viscosidad del líquido. Según dic ho análisis, el Número de Reynolds se definió como la relación existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas (o de rozamiento).
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Este número es adimensional y puede utilizarse para definir las características del flujo dentro de una tubería. El número de Reynolds proporciona una indicación de la pérdida de energía causada por efectos viscosos. Observando la ecuación anterior, cuando las fuerzas viscosas tienen un efecto dominante en la pérdida de energía, el número de Reynolds es pequeño y el flujo se encuentra en el régimen laminar. Si el Número de Reynolds es 2000 o menor el flujo será laminar. Un número de Reynolds mayor de 4000 indican que las fuerzas viscosas influyen poco en la pérdida de energía y el flujo es turbulento. Finalmente, si el número de Reynolds llega a estar entre los valores igual o mayor a 2000 e igual o menor a 4000 se considera que el flujo de ese fluido es transicional.
4. EQUIPOS DE TRABAJO -Tanque trasparente y tubo transparente
-Termómetro
-Regla
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-Deposito
-Probeta calibrada
-Colorante
-Cronometro
5. PROCEDIMIENTO 5.1
PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO
Abrimos el caño de desagüe para que, mediante la variación de caudal, entre el tanque n°01 (tanque que contiene el tubo transparente en posición horizontal) y tanque n°02 exista una diferencia de alturas.
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Abrimos el dispensador de colorante situado en la parte superior del tanque n°01, para que este se desplace a través del tubo horizontal y podamos observar el comportamiento del fluido.
Bajo cronometro, tomamos una muestra del líquido.
Vertimos el líquido recolectado en la probeta calibrada para observar el volumen que ocupa.
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Además, tomamos las medidas de las alturas del tanque n°01 y tanque n°02 con la regla.
Luego, volvemos a modificar el caudal manipulando el caño de desagüe y repetimos todo el proceso.
Finalmente, tomamos la temperatura del fluido contenido en el tanque.
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5.2
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TRABAJO DE GABINETE
Con los datos que obtuvimos y las formulas aprendidas, realizaremos el respectivo calculo, para definir el comportamiento de los flujos observados.
Para verificar los cálculos, ir a Anexos.
6. DATOS Y SU PRESENTACION TABLA N°01
Registro de Información del Laboratorio “Experiencia de Reynolds” VOLUMEN
TIEMPO
(mL)
(s)
h1
h2
1
294
33.78
55.4
55.2
Laminar
2
748
35.56
54.8
54.4
Transición
3
750
24.35
54
53.3
Turbulento
4
1000
14.82
53.1
50.4
Turbulento
5
630
38.03
51.8
51.6
Laminar
Δh (cm)
N. DE ENSAYO
OBSERVACION
Temperatura de agua: 19 °C Diámetro de la Tubería (D): 13 mm
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7. CALCULOS Y PRESENTACION DE RESULTADOS TABLA N°02
Resultado de los Cálculos del Laboratorio “Experiencia de Reynolds”
N.E.
VOL (mL)
TIEMPO (s)
CAUDAL (Lt/s)
VEL (cm/s)
Re
1 2
294 748
33.78 35.56
8.3 x 10^-3 21.034 x 10^-3
6.55 15.847
823.66 1992.75
3 4
750 1000
24.35 14.82
30.80 x 10^-3 6.7 x 10^-3
23.2 50.837
2917.39 6392.73
5
630
38.03
16.56 x 10^-3
12.48
1569.35
OBSERVACION
8. CONCLUSIONES
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9. TRABAJO DE INVESTIGACION
FLUIDOS REALES
El número de Reynolds es un numero adimensional que caracteriza el flujo de los fluidos en función a las fuerzas de viscosidad e inercia del líquido que pasa por una determinada área pudiendo catalogar al flujo como laminar o turbulento según sea el caso. Siendo el régimen laminar cuando la trayectoria del fluido es definida y el régimen turbulento cuando las trayectorias son erráticas.
USO EN TRASNPORTE DE HIDROCARBUROS
Para el transporte de hidrocarburos en conductos cerrados el número de Reynolds es un valor importante para lograr una mayor eficiencia a la hora de transportar el sistema ya que el fluido debe pasar por diferentes diámetros, válvulas, estranguladores, separadores y compresoras de bombas los cuales afectan directamente a la perdida de presión siendo un factor clave para el diseño de los ductos.
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