I. Introducción Es de suma importancia para la hidráulica el estudio de los flujos de los líquidos, porque dependiendo del flujo se deben tomar tomar diferentes medidas para la realización realización de la obra hidráulica a construir. El número de Reynolds nos permite determinar el comportamiento de un flujo, para así determinar si es turbulento, laminar o indeterminado. En el experimento a realizar realizar amos a determinar determinar y caracterizar caracterizar estos tres tipos tipos de flujo. El número de Reynolds depende de la iscosidad cinemática, de la elocidad y del diámetro de la tubería por la cual circula el flujo examinado. En el experimento que amos a presentar, se realizan diferentes pasos para la determinación del número de Reynolds y er el comportamiento del flujo.
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II. Objetivos Específicos Reproducir el experimento clásico realizado por el !n". #sborne Reynolds respecto a las condiciones de flujo de los fluidos. #bserar la diferencia entre el flujo laminar, turbulento, transición y los diferentes perfiles de elocidad. $alcular el número de Reynolds.
III. Marco Teórico %El número de Reynolds &Re' es un parámetro adimensional cuyo alor indica si el flujo si"ue un modelo laminar o turbulento(. 1 El número de Reynolds depende de la elocidad del fluido, del diámetro de tubería, o diámetro equialente si la conducción no es circular, y de la iscosidad cinemática o en su defecto densidad y iscosidad dinámica. %En base a los experimentos realizados por Reynolds en )*+ se concluyó que las fuerzas del momento son función de la densidad, del diámetro de la tubería y de la elocidad media. -demás, la fricción o fuerza iscosa depende de la iscosidad del líquido. e"ún dicho análisis, el /úmero de Reynolds se definió como la relación existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas iscosas &o de rozamiento'(. 2
0ambi1n podemos expresar dicha ecuación de la si"uiente manera2 N R =
v c D v
2
3ónde2 N R =¿
v c =¿
D
4elocidad critica en la sección a analizar.
5 3iámetro de la tubería.
ρ=¿
μ
/umero de Reynolds.
3ensidad del fluido.
5 4iscosidad dinámica del fluido que depende de la temperatura.
v =¿
4iscosidad cinemática del fluido que depende de la temperatura.
0enemos que tener presentes las diferencias existentes entre un flujo laminar y un flujo turbulento. 6lujo laminar2 %e caracteriza porque el moimiento de las partículas del fluido se produce si"uiendo trayectorias bastante re"ulares, separadas y perfectamente definidas dando la impresión de que se tratara de láminas o capas más o menos paralelas entre sí, las cuales se deslizan suaemente unas sobre otras, sin que exista mezcla macroscópica o intercambio transersal
entre ellas(. 3 6lujo turbulento2 %Este tipo de flujo es el que más se presenta en la práctica de in"eniería. En este tipo de flujo las partículas del fluido se mueen en trayectorias erráticas, es decir, en trayectorias muy irre"ulares sin se"uir un orden establecido, ocasionando la transferencia de cantidad de moimiento de una porción de fluido a otra(. 4 3
3e transición2 %Este tipo de flujo es difícil de caracterizar ya que puede lle"ar a ser tanto laminar como turbulento en al"ún momento(. 5 7ara alores, Re 8 9:::, es un r1"imen laminar. 7ara alores, 9::: 8 Re 8 :::, es r1"imen de transición. 7ara alores, Re ; :::, es un r1"imen turbulento.
Recuperado el )+<:9<)= de2& http2>>oc?us.us.es>in"enieria
hidraulica< ytemario>0ema@9:).7rincipios@9:de@9:Aidraulica>tutorialB:=.htm'
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IV. Metodoo!ía 7ara la realización del experimento se utilizan los si"uientes instrumentos2
Canco Aidráulico &6)<):'. Equipo de demostración #sborne
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Do primero que se debe realizar es colocar el equipo de Reynolds encima del Canco Aidráulico y en la parte superior del depósito, se coloca el azul de metileno. Due"o se procede a abrir la llae de paso del banco hidráulico para que el a"ua entre al equipo de Reynolds. e debe abrir el depósito que contiene el azul de metileno dependiendo del flujo que se quiera obtener &Daminar, turbulento, transición'. $on el uso de una probeta y un cronómetro, se procede a calcular el caudal. $onocido el caudal y el diámetro de la tubería se procede a calcular la elocidad crítica. 6inalmente con el uso del termómetro, se encuentra la temperatura del a"ua y así se busca la iscosidad cinemática. $on los datos obtenidos se encuentra el número de Reynolds y se comprueba que el flujo es del tipo obserado. e realiza el mismo proceso, para los flujos a experimentar.
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V. "#cuos $ %esutados
Dos resultados obtenidos fueron los si"uientes2 %&!i'en visuai(ado
Vou'en de a!ua ) 3
m
3
Tie'po )s*
"auda )
m s
¿
¿
Veocid ad ) m
+,'ero de %e$nods
¿
s
-a'inar
:.:::
=.)*
).)+:)x):F <=
:.)+G *99*
)G).H)=
Indeter'inado
:.:::
)G.
9.:H
:.:H+* HH)H
=.G99
).9H9G9 =H=+
)):.==
−5
× 10
Turbuento
:.:::
.H
:.:::):)=9
3iámetro interno de la tubería de descar"a2 ): mm 5 :.:) m. 0emperatura del a"ua 02 9=
℃
−6 m × 10
4iscosidad cinemática del a"ua, 2 :.*H+
2
s
Irea de la tubería de descar"a2 :.::::+*=
6
m
2
VI. n#isis de resutados -nálisis de Resultados
Explique en sus propias palabras la diferencia que usted io en el flujo cuando era laminar, turbulento y de transición. -l momento de obserar el flujo laminar pude obserar que tenía, una trayectoria en línea recta y. En el flujo de transición no se podía distin"uir claramente la trayectoria del flujo, si era turbulento o laminar. 6inalmente el flujo turbulento se obseró una trayectoria en descomposición y una salida rápida del depósito.
Realice un dibujo de cada flujo
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Explique en sus propias palabras que beneficio trajo a la hidráulica el número de Reynolds. El papel principal que trajo el número de Reynolds, es que con el mismo pudo crear dos ciencias de estudio como lo son la Jecánica de 6luidos y la Aidráulica. -demás de esto nos permite distin"uir los diferentes tipos de flujo para tomarlos en cuenta en otros cálculos.
VII.
/uía de 0íntesis
K$oncuerdan los resultados obtenidos con los citados estudios teóricosL K7or qu1L í, ya que todos los flujos encajan perfectamente en el mar"en establecido para la determinación de re"ímenes por el número de Reynolds. El laminar está por debajo de 9:::, el turbulento mayor a ::: y el de transición entre 9::: y :::.
VIII. Ejercicio de iseo 8
eter'ine e ran!o de veocidad pro'edio donde e fujo estaría en a re!ión critica si aceite con especificaciones 0E 1 a
℃
fu$era
por una tubería de 2 pu! cedua 4. E aceite tiene una !ravedad específica de .67. −2
μ=1.4 x 10 N . s / m
2
-E ): a G:
℃
3 5 9 pul" 5 :.:=:* m 5 :.*H > N R =
ρ= 890 Kg / m
3
v c D ρ
V c =
μ
En un caso se usa
N R =2000
y en el otro
N R μ D ρ
N R =4000
ya que son los límites de la
zona crítica ( 2000 )( 1.4 x 10− N . 2
V c =
(0.0508 m )(
s
m 890 Kg
5 ).9
3
m
)
m/s
2
( 4000)( 1.4 x 10− N . 2
)
5 :.G9
m/s
V c =
(0.0508 m )(
E ran!o es ).2 8 V 8 1.24*
9
m/s
s 2
m 890 Kg m
3
)
)
I9. "oncusiones -l concluir con este informe pudimos obserar la "ran importancia que tiene la determinación del número de Reynolds, para conocer el flujo y el comportamiento del fluido ya que este a a tener características que tenemos que tener en cuenta a la hora de llear a cabo una obra hidráulica. 7udimos er que los resultados obtenidos, se pueden comprobar con el mar"en del número de Reynolds indicado en cada uno de los flujos. 3ebido a esto, puede ser que se hayan cometido errores mínimos, ya sea por la toma de al"ún dato erróneo u otras circunstancias, pero el experimento concuerda totalmente con los resultados obtenidos. Da importancia que tiene cate"orizar cada uno de los flujos, es para satisfacer las necesidades que ten"a la obra a realizar y para er qu1 tipo de flujo es coneniente en cada una de las situaciones.
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X. Bibliografía Jott, R. &9::G'. Mecánica de Fluidos . J1xico 2 7E-R#/ E3M-$!#/ . 7otter, J. $., N Oi""ert, 3. $. &9::9'. Mecánica de Fluidos . J1xico2 0hompson Ohite,6&9::H'.Mecánica de Fluidos. JcPra?>fluidos.eia.edu.co>hidraulica>articuloses>conceptosbasicosmfluidos>clasificaci ondelflujo>clasificaciondelflujo.html
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9I. +E9O0
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