UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL.INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO PREPARADO POR EL ESTUDIANTE

PRÁCTICA N˚ 2 : Estudio del número de Reinols HIDRÁULICA

ESTUDIANTE CARRERA SEMESTRE DOCENTE FECHAErick Santiago

López Cabascango

Ingeniería Ambiental

tercero Ing. Salomón Jaya 2015 04 30

1. OBJETIVOS:OBJETIVO GENERAL:

1.1 Observar y cuantificar los fenómenos del flujo laminar y flujo turbulento producido por el flujo de tuberías.

2. OBJETIVO GENERAL:

2.1 Demostrar el flujo laminar mediante el Numero de Reynolds y la observación de trayectorias definidas de las partículas de un fluido. Apreciar las trayectorias de las partículas al agregar perturbaciones al sistema original.

3. ANTECEDENTES TEÓRICOS.

Existen diferentes criterios para clasificar un flujo: permanente o no permanente, uniforme o no uniforme, incomprensible o comprensible, rotacional o irrotacional, unidimensional, bidimensional, tridimensional, laminar o turbulento, entre otros. Cuando entre dos partículas en movimiento existe gradiente de velocidad, o sea que una se mueve más rápido que la otra, se desarrollan fuerzas de fricción que actúan tangencialmente a las mismas. Las fuerzas de fricción tratan de introducir rotación entre las partículas en movimiento, pero simultáneamente la viscosidad trata de impedir la rotación. Dependiendo del valor relativo de estas fuerzas se pueden producir diferentes estados de flujo.

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Cuando el gradiente de velocidad es bajo, la fuerza de inercia es mayor que la de fricción, las partículas se desplazan pero no rotan, o lo hacen pero con muy poca energía, el resultado final es un movimiento en el cual las partículas siguen trayectorias definidas, y todas las partículas que pasan por un punto en el campo del flujo siguen la misma trayectoria. Este tipo de flujo se denomina “laminar”.

Flujo Laminar y Turbulento

Esta clasificación es un resultado propiamente de la viscosidad del fluido; y no habría distinción entre ambos en ausencia de la misma. El flujo laminar se caracteriza porque el movimiento de las partículas se produce siguiendo trayectorias definidas (no necesariamente paralelas) sin existir mezcla macroscópica o intercambio transversal entre ellas. En un flujo turbulento, las partículas se mueven sobre trayectorias completamente erráticas, sin seguir un orden establecido.

Numero de Reynolds

Osborne Reynolds (1883) fue el primero en proponer el criterio de distinción entre el flujo laminar y turbulento de manera experimental mediante el parámetro que lleva su nombre. Para un conducto cilíndrico:

Reynolds encontró que en un tubo el flujo laminar se vuelve inestable cuando Re ha rebasado un valor crítico, para tornarse después en turbulento. Este valor crítico de Re adquiere valores muy distintos que varían entre 2000 y 40,000.

Rango de valores:

Re < 2000 Flujo laminar

2000 < Re < 40,000 Transición

40,000 < Re Flujo turbulento

3.- PARTE EXPERIMENTAL

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3.1 MATERIALES Y EQUIPO

Aparato de Reynolds Tinta colorante Probeta Agua proveniente del tanque de carga constante Cronómetro

3.2 PROCEDIMIENTO

Asegurarse que las mangueras de drenaje y alimentación estén conectadas al aparato de Reynolds.

Asegurarse que haya suficiente presión de entrada en el aparato de Reynolds de flujo laminar.

Comenzar a llenar la tina de entrada. A medida que el nivel del agua se aproxime a la sección de prueba (espacio entre la mesa y el vidrio), ajuste el gasto según lo desee cuidando que el nivel del agua no sobrepase el cristal del aparato de Reynolds.

Esperar a que se establezca un flujo constante y uniforme a lo largo del aparato de Reynolds.

Abrir la llave y esperamos un momento hasta que regularice el flujo o chorro que sale a través de la manguera

Regulamos de tal manera que el flujo que sale no sea tan brusco. Con la probeta tomamos una alícuota de agua midiendo el tiempo desde que

ingresó el agua hasta que se retira la probeta, esto nos permitirá medir el caudal del flujo.

Tomamos la temperatura del agua para determinar la viscosidad cinemática Abrir un poco la llave que inyecta la tinta colorante y observar si se trata de un flujo

turbulento o laminar Obtener las medidas necesarias para obtener el número de Reynolds. Trabajar con distintos caudales y ver el comportamiento de las trayectorias.

4. ECUACIONES FUNDAMENTALES

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Número de Reynoldsℜ= ρVD

μCaudal:Q= v

tFlujo turbulento:f=0.31644√ℜ

Flujo Laminar:f=64ℜ

Pérdida de carga:

hf=f . LD. v

2

2g

5. CUADRO DE DATOS

No. Pruebas

Temperatura (T) (˚C)

Longitud (L)(m)

Diámetro (D)(m)

Viscosidad cinemática

(δ)(m2/s)

Volumen(v)

(m3)

Tiempo (t)(s)

1 20 0.80 0.009 1.007x10-6 0.000198 48

2 20 0.80 0.009 1.007x10-6 0.000248 41.30

3 20 0.80 0.009 1.007x10-6 0.000328 32.72

4 20 0.80 0.009 1.007x10-6 0.000630 6.92

520 0.80 0.009 1.007x10-6 0.000920 20.96

4.- CUADRO DE RESULTADOS

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No. Pruebas

Caudal Q

(m3

s)

TiempoT

(s)

velocidad

(ms

)

Numero de Reynolds

(Re)

Tipo de Flujo Factor de presiónf

Pérdida de carga

hf (10−4)(m)

1 laminar

2 laminar

3 turbulento

4 turbulento

5turbulento

5. Conclusiones y Discusión

Se observa que los datos obtenidos en el laboratorio no cumplen completamente con la formula obtenida , esto puede deberse a que la formula se basa en condiciones ideales , y en realidad el comportamiento es diferente del asumido teóricamente