Post on 28-Mar-2016
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“UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE”
FACULTAD:
INGENIERIA
ESCUELA ACADEMICA:
INGENIERÍA DE MINAS
CURSO:
MÉCANICA DE FLUIDOS
INFORME:
N° 1
EXPERIENCIA:
REYNOLDS
INTEGRANTES:
DIAZ PACHAMANCO, DEYSI.
MIRANDA CHUQUITUCTO, ITAMAR.
DOCENTE:
PFLUCKER HILARIO, JESÚS DAVID.
FECHA DE INICIO Y ENTREGA:
28/10/13 - 04/11/13
LABORATORIO 1
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CURSO:
REYNOLDS
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INTRODUCCIÓN
El número de Reynolds relaciona las fuerzas de inercia respecto a las
fuerzas viscosas, determinando si el flujo es laminar (velocidades bajas), el
colorante aparece como una línea perfectamente definida, cuando se
encuentra dentro de la zona de transición o critica (velocidades medias), el
colorante se va dispersando a lo largo de la tubería y en el flujo turbulento
(velocidades altas), el colorante se difunde a través de toda la corriente o
turbulento según su valor.
Este valor se aplica principalmente a flujo en tubería o a cuerpos
completamente inmersos en el fluido con la finalidad que la superficie libre
no necesite ser considerada.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL.
- Visualizar en el laboratorio los estados de flujo de un conducto cerrado
por tuberías.
OBJETIVO ESPECIFICO.
- Relaciones el flujo en peso para poder encontrar el Número de
Reynolds. Mediante las formulas deducidas.
- Poder reconocer el flujo laminar y turbulento entre los parámetros que lo
definen.
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FUNDAMENTO TEÓRICO
Los diferentes regímenes de flujo y la asignación de valores numéricos de
cada uno fueron reportados por primera vez por Osborne Reynolds en
1883. Reynolds observó que el tipo de flujo adquirido por un líquido que
fluye dentro de una tubería depende de la velocidad del líquido, el diámetro
de la tubería y de algunas propiedades físicas del fluido.
Así, el número de Reynolds es un número adimensional que relaciona las
propiedades físicas del fluido, su velocidad y la geometría del ducto por el
que fluye y está dado por:
Generalmente cuando el número de Reynolds, se encuentra por debajo de
2000 se sabe que el flujo es laminar, el intervalo entre 2000 y 4000 se
considera como flujo de zona crítica y para valores mayores de 4000 se
considera como flujo turbulento. Este grupo adimensional es uno de los
parámetros más utilizados en los diversos campos de la Ingeniería Química
en los que se presentan fluidos en movimiento.
Flujo laminar
Zona Crítica
Flujo turbulento
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Sin embargo en esta oportunidad vamos a relacionar ella formula con el
flujo en peso (w) para poder encontrar el número de Reynolds, por el cual
obtenemos la siguiente fórmula:
(
)
Donde:
W: flujo en peso.
D: diámetro.
: numero de Reynolds.
T: tiempo.
Y finalmente usaremos la ecuación.
(
)
Donde:
A: Valor obtenidos de Logger.
G: gravedad
D: diámetro.
: viscosidad.
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APARATOS Y EQUIPOS DE TRABAJO
Los equipos utilizados en el laboratorio son:
1. Termómetro.
2. Cuba Reynolds.
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3. Cronómetro.
4. Colorante (amarillo)
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PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO
1. El agua en completo estado de reposo está contenida en la cuba y
en la tubería donde la válvula de control de flujo está totalmente
cerrada.
2. Se abre lentamente la válvula para permitir el movimiento del agua
dentro de la tubería es decir debemos establecer un caudal en el
tubo transparente.
3. Visualizar el componente del flujo mediante la traza del colorante
añadido a la entrada del tubo.
4. Medir el caudal por el método gravimétrico que consiste en registrar
tiempos y pesos.
5. Establecer otro caudal y repetir la observación y registro. (hacer
estos tres veces para tener más exactitud).
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TABLA DE DATOS
Tabla N°1
Registro de información de las 3 tomas de tiempos en cada
determinado volumen.
Tabla N°2
Registro de la masa.
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CALCULOS REALIZADOS
1) Calculando la viscosidad del agua a una temperatura de 17.3°C.
Si:
T = 15°C ---------> viscosidad es de 1.15 x 10-3
T = 20°C ---------> viscosidad es de 1.02 x 10-3
2) Calculando el diámetro interior.
Si:
De = 18 mm
Espesor = 1.5 mm
Entonces:
Di = De - 2 (espesor)
Di = 18 mm – 2 (1.5mm)
Di = 15 mm
Di = 0.015 m
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3) Calculando NR.
NR =
Si:
Pa.s
g = 9.81 m/s2
Di = 0.015 m
A = ¿?
- Para hallar A:
- 1° debemos obtener el promedio de cada toma en el tiempo.
Toma 1: 0 + 0 + 0 = 0 s
Toma 2: 17.41 + 17.66 +17.65 = 52.72/3 = 17.57 s
Toma 3: 35.31 + 35.23 +35.31 = 105.85/3 = 35.28 s
Toma 4: 53.57 + 53.33 + 54.02 = 160.92/3 = 53.64 s
Toma 5: 71.82 + 71.16 + 71.26 = 214.24/3 = 71.38 s
Toma 6: 89.16 + 88.77 + 89.48 = 267.41/3 = 89.14 s
Toma 7: 106.59 + 106.35 + 106.57 = 319.51/3 = 106.50 s
Toma 8: 123.87 + 124.67+125 = 373.54/3 = 124.51 s
-2° obtener el peso W, multiplicando la masa por la gravedad.
Toma 1: 0 N
Toma 2: 0.5kg x 9.81m/s2 = 4.905 N
Toma 3: 1 kg x 9.81m/s2 = 9.81 N
Toma 4: 1.5kg x 9.81m/s2 = 14.715 N
Toma 5: 2 kg x 9.81m/s2 = 19.62 N
Toma 6: 2.5kg x 9.81m/s2 = 24.525 N
Toma 7: 3 kg x 9.81m/s2 = 29.43 N
Toma 8: 3.5kg x 9.81m/s2 = 34.335 N
-3°introducir los datos de tiempo como eje X y peso como eje Y en el
Software Logger Pro 3, para obtener el dato A como se muestra en la
figura 1. A = 0.2756
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Entonces:
NR =
NR = 2187.37
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TABLA DE RESULTADOS
Tabla N°3
Resultados de las 3 tomas de los tiempos.
Tabla N°4
Resultado del peso W.
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GRÁFICOS Y DIAGRAMAS
Figura 1: En el Software Logger Pro 3, introducimos los datos del Tiempo y Peso
para obtener la gráfica y también el dato A, para que a partir de ahí podremos
obtener el NR.
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Figura 2: Acercamiento de la figura 1.
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CONCLUSIONES
- Hemos visualizados el flujo de tubería de conducto cerrado.
- Nuestro Número de Reynolds es 2187,37.
- Nos indica que el Número de Reynolds es una zona crítica, ya que la
línea del fluido de la tubería pierde estabilidad formando pequeñas
ondulaciones variables en el tiempo.
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BIBLIOGRAFÍA
Laboratorio
http://fjartnmusic.com/Personal/6o_Semestre_files/Re.pdf
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ANEXOS
Figura 3: La Cuba Reynolds del Laboratorio de Hidráulica – UPN.
Figura 4: Tomar el tiempo con el cronómetro.