UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN
“UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN”
FACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMO ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
CURSO:
MECANICA DE FLUIDOS II ALUMNO:
PEREZ CONTRERAS YORBIL DOCENTE:
ING. ARRIOLA CARRASCO GUILLERMO TEMA:
INFORME N° 1 DE LABORATORIO LABORATORIO CICLO:
V FECHA DE LABORATORIO:
28 DE AGOSTO DEL 21! FECHA DE PRESENTACION:
11 DE SEPTIEMBRE DEL
INGENIERIA CIVIL
Página 1
UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN
DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE REYNOLDS
I.
INTRODUCCIÓN
En el siguiente informe se detallará el trabajo realizado en el laboratorio de hidráulica de la escuela de ingeniería civil el día jueves 28 de abril del presente año. En esta práctica se utilizaran instrumentos para poder aprender a identificar el tipo de flujo, ya sea este laminar, transicional o turbulento, se utilizara tambin un reactivo !ue nos ayudara a identificar y visualizar el tipo de flujo. "oda la práctica realizada se ha elaborado con mucho cuidado de los e!uipos utilizados, con la asesoría del #ng. $uillermo %rriola &arrasco !ue nos dio las pautas e indicaciones para poder recolectar datos y luego poder analizarlos y llegar a nuestros objetivos propuestos.
INGENIERIA CIVIL
Página 2
UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN II.
OBJETIVOS
'acer uso de los conocimientos ad!uiridos y plasmarlos en el laboratorio. &onocer los e!uipos !ue se utilizan para la prueba de control flujos. &omprender la importancia del n(mero de )eynolds en el estudio del comportamiento de flujos.
&alcular mediciones del n(mero de )eynolds para flujos laminar, transici*n y turbulento mediante datos conocidos. &omprobar si las características del flujo acuerdo a su tipo, por medio del sistema.
III.
son
de
HIPOTESIS
+e desea por medio de esta práctica obtener el n(mero de )eynolds, utilizando datos obtenidos eperimentalmente y así comprobar cuando es un flujo es laminar, transicional y turbulento de una manera didáctica.
INGENIERIA CIVIL
Página 3
UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN IV.
MARCO TEORICO:
EL NUMERO DE REYNOLDS El n(mero de )eynolds relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensi*n típica de un flujo en una epresi*n adimensional, dinámica
!ue
de
interviene
fluidos.
en
-icho
numerosos n(mero
problemas
o
de
combinaci*n
adimensional aparece en muchos casos relacionado con el hecho de !ue el flujo pueda considerarse laminar n(mero de )eynolds pe!ueño/ o turbulento n(mero de )eynolds grande/. 0ara un fluido !ue circula por el interior de una tubería circular recta, el n(mero de )eynolds viene dado por1 Re =
V c D v
-*nde1 V c
D1
1 elocidad critica. -iámetro de la tubería a travs de la cual circula el
fluido o longitud característica del sistema v
1 iscosidad cinemática del fluido
&omo
todo
n(mero
comparaci*n.
En
adimensional
este
caso
trminos conectivos y
es los
es la
un
cociente,
relaci*n
entre
una los
trminos viscosos de
las ecuaciones de 3avier4+to5es !ue gobiernan el movimiento de los fluidos. 0or ejemplo, un flujo con un n(mero de )eynolds alrededor de
677.777
típico
en
el
movimiento
de
una
aeronave
pe!ueña, salvo en zonas pr*imas a la capa límite/ epresa
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UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN !ue las fuerzas viscosas son 677.777 veces menores !ue las fuerzas
conectivas, y
ignoradas.
n
por
lo tanto a!uellas pueden ser
ejemplo
del
caso
contrario
sería
un cojinete aial lubricado con un fluido y sometido a una cierta carga. En este caso el n(mero de )eynolds es mucho menor !ue 6 indicando !ue ahora las fuerzas dominantes son las
viscosas
y
por
lo
tanto
las
convectivas
pueden
despreciarse. 9tro ejemplo1 En el análisis del movimiento de fluidos
en el interior de conductos
indicaci*n
de
la
prdida
de
carga
proporciona
causada
por
una
efectos
viscosos.
TIPOS DE FLUJOS
0ara
valores
<2000 de R el e
se
mantiene
flujo
estacionario y se comporta como por
si
estuviera
láminas
formado
delgadas,
!ue
interact(an s*lo en funci*n de
los
esfuerzos
tangenciales
eistentes.
0or eso a este flujo se le llama flujo
laminar.
El
colorante introducido en el flujo se mueve siguiendo una delgada línea paralela a las paredes del tubo.
0ara valores de 2000
estabilidad
variables
en
el
formando
tiempo,
pe!ueñas
mantenindose
ondulaciones sin
embargo
delgada. Este rgimen se denomina de transici*n.
0ara valores de Re>4000, despus de un pe!ueño tramo inicial
con
oscilaciones
variables,
el
colorante
tiende a difundirse en todo el flujo. Este rgimen es
INGENIERIA CIVIL
Página
UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN llamado turbulento, movimiento
es
decir
desordenado,
caracterizado no
por
un
estacionario
y
tridimensional. En el tubo de vidrio del aparto de )eynolds, e establecerá el tipo de flujo, mediante el comportamiento del hilo de corriente formado por el colorante. El cual de acuerdo a la teoría
de
los
tetos
de
referencia
en
bibliografía
se
comporta de la siguiente manera1
! F"#$% "&'(): El hilo de corriente es prácticamente una línea recta, paralela a la pared del tubo.
*! F"#$% +e T)(,'-'( :a trayectoria del hilo de corriente formada por el colorante es ondulada.
-! F"#$% T#)*#"e(/% :as partículas !ue forman el hilo de corriente del colorante siguen trayectorias completamente erráticas; es decir forma remolinos.
El
tipo
de
velocidad !ue
flujo
está
determinado
lleva
el agua,
por
por
lo !ue
la para
pasar de un flujo a otro se re!uiere aumentar o disminuir la velocidad, lo cual podemos lograr
V.
aumentando o disminuyendo el gasto de agua.
EUIPOS Y MATERIALES B(-% 1'+)#"'-%:
+e encuentra
en el laboratorio
y
la unidad
provee los
servicios básicos para el bombeo y la medici*n volumtrica
INGENIERIA CIVIL
Página !
UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN del suministro de agua con lo !ue todos los accesorios adicionales y eperimentos están utilizados.
C)%(%&e/)%: El cron*metro es un reloj o una funci*n de reloj utilizada para
medir
fracciones
temporales,
normalmente
breves
y
precisas.
P)%*e/, 3)+#+,: Es un instrumento volumtrico en el laboratorio
se tiene
de hasta mil centímetros milímetros c(bicos y permite medir
INGENIERIA CIVIL
Página "
UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN vol(menes considerables con un ligero grado de ineactitud. +irve para contener lí!uidos.
Re-/'%: :i!uido
un
poco
viscoso
de
color
amarillo
para
poder
identificar el tipo de flujo !ue corre en un determinado caudal llamado 0ermanganato de 0otasio.
Te)&&e/)%: %parato !ue sirve para medir la temperatura, del agua y poder determinar su viscosidad cinemática seg(n tabla.
INGENIERIA CIVIL
Página #
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EUIPO DE OSBORNE
VI.
REYNOLDS FME05
PROCEDIMIENTO
6.7 0rimero se tendrá !ue regular la cantidad de agua en el tan!ue del <=E7> para !ue siempre tenga un volumen parejo, y para esto se tiene !ue regular con la cantidad e agua !ue le dará el banco hidráulico y de cuanto saldrá por el tubo de 8 mm.
2.7 luego escogeremos el caudal, para hacer la prueba y procuramos
!ue
el
tan!ue
tenga
una
medida
estimada
de
volumen de agua regulando el banco hidráulico, se tomare el tiempo en el !ue se llena la probeta con cierto volumen de agua para calcular el caudal, luego se observara si el flujo
es
regulara
turbulento la
válvula
o
laminar,
del
para
recipiente
esto !ue
primero
se
contiene
el
reactivo, para !ue salga el reactivo necesario y se pueda
INGENIERIA CIVIL
Página $
UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN observar las corrientes pe!ueñas !ue se formas en todo el fluido cuando este corre a travs del tubo.
8.7
&ambiaremos
el
caudal
unas
cuantas
veces
para
recolectar los datos necesarios y luego poder terminar la prueba, y tambin observar el tipo de flujo, obteniendo estos datos la práctica finalizara, pero una vez terminada se tendrá !ue volver a regresar el agua !ue se gast* del banco hidráulico, ya !ue su tan!ue será vaciado o perderá una
cierta
cantidad de
agua,
antes
de apagar
el banco
hidráulico se tendrá !ue cerrar la válvula del reactivo.
4.7
%l
final
comprobaremos
se si
obtendrán, realmente
varios
el
datos
flujo
!ue
observado
luego era
el
correcto o no, para esto es donde utilizaremos la f*rmula de )eynolds, y comprobaremos nuestros datos. 0ero antes tambin debemos tomar la temperatura del agua para poder obtener
la
viscosidad
más
aproimada
a
la
temperatura
obtenida.
VII.
DATOS OBTENIDOS
RE9IMEN VISUALIADO
VOLUMEN DE A9UA;&"!
TIEMP O ;,e3!
TEMPERATUR A 2A 2A 2A 2A
L&'() L&'() L&'() L&'()
?@7 @A8 ?6B CC8
T)(,'-'%( " T)(,'-'%( " T)(,'-'%( " T)(,'-'%( " T#)*#"e(/% T#)*#"e(/%
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INGENIERIA CIVIL
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?>@ 8>B
C.>B 6?.8?
2?.@ 2?.@
Tabla Nº 01
VIII.
&
-iámetro interno de la tubería de visualizaci*n1 7.768m
&
&on la temperatura trabajada iscosidad cinemática del agua1 DDDDDDDDDD m2s
CLCULOS &%:&:9 -E: &%-%: &93 :9+ -%"9+ 9F"E3#-9+ RE9IMEN VISUALIADO
VOLUMEN DE A9UA;"!
L&'()
4.5 x 10
L&'()
5.38 x 10
L&'()
4.19 x 10
L&'()
7.78 x 10
T)(,'-'%( " T)(,'-'%( " T)(,'-'%( " T)(,'-'%( " T#)*#"e(/%
−4
TIEMPO ;,e3! >2.6@
7.20 x 10
−4
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8.60 x 10
−4
>7.7?
6.46 x 10
−4
66>.6B
6.67 x 10
−4
A>.A@
1.60 x 10
−4
A>.>A
1.45 x 10
−4
AA.2@
1.42 x 10
−4
@2.C2
1.40 x 10
−4
67.88
5.74 x 10
−4
B.8@
6.07 x 10
−4
C.>B
6.05 x 10
−4
6?.8?
5.85 x 10
5.82 x 10 5.32 x 10
4.72 x 10 7.40 x 10 6.25 x 10
T#)*#"e(/%
5.98 x 10
T#)*#"e(/%
4.65 x 10
T#)*#"e(/%
8.69 x 10
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INGENIERIA CIVIL
CAUDAL ;&8=&'(!
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−
6
−6
−6
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−5
−5
−5
−5
−5
−5
−5
−5
UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN RE9IMEN VISUALIADO L&'()
CAUDAL ;&8=&'(! −
7.20 x 10
L&'()
8.60 x 10
L&'()
6.46 x 10
L&'()
6.67 x 10
6
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−6
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−
−5
1.60 x 10
−5
1.45 x 10
−5
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−5
1.40 x 10
−5
5.74 x 10
T#)*#"e(/%
6.07 x 10
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6.05 x 10
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−5
−5
−5
AREA ;&2! 2.54 x 10 2.54 x 10 2.54 x 10 2.54 x 10 2.54 x 10 2.54 x 10 2.54 x 10 2.54 x 10 2.54 x 10 2.54 x 10 2.54 x 10 2.54 x 10
VELOCIDAD ;&=,!
−
4
7.728
−
4
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−
4
7.72@
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4
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−
4
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−
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−
4
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−
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7.2A7
&%:&:9 -E: 3=E)9 -E )EG39:-+ RE9IMEN VELOCIDAD VISUALIADO ;&=,!
DIAMETRO VISCOCIDAD ;&! CINEMTICA ;&2=,!
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7.728
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0.9444 x 10
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0.9192 x 10
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0.9066 x 10
INGENIERIA CIVIL
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REYNOLDS
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VALORES
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INGENIERIA CIVIL
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CONCLUSIONES
:a eperiencia realizada nos permiti* asimilar de manera clara y directa, los conceptos y aplicaciones del n(mero de )eynolds. %
travs
encontr*
del
análisis
la comprobaci*n
de las
gráficas se
eperimental de
la
relaci*n directamente proporcional del n(mero de )eynolds vs el caudal. :os
resultados
perfecci*n
con
obtenidos las
no
coinciden
observaciones
a
la
realizadas
durante la práctica, donde una delgada línea de tinta fluorescente en el tubo denotaba un flujo laminar, mientras !ue v*rtices de tinta indicaban un rgimen turbulento.
Estas diferencias pueden ser debidas a un mal cálculo del caudal, en un principio hubisemos utilizado la f*rmula para establecer el n(mero
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UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN de )eynolds en funci*n del caudal, para !ue de esta manera los resultados sean más eactos.
.
ANEOS
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