Instituto Tecnológico De Mexicali

Ing. Química

Laboratorio Integral I

Tema:

Practica 2: Flujo Laminar y Turbulento

Alumno:

Baltazar Armenta Delly

Numero de control:

11490182

Nombre del maestro:

Norman Edilberto Rivera Pazos

Introducción

El propósito de realizar esta práctica, es observar con detenimiento cómo se

comporta un flujo laminar y un flujo turbulento, para eso debemos analizarlo, y

encontrar la manera de que esto se lleve a cabo.

Ya que es una práctica sencilla, solamente explicare el tipo de flujos y a que se

deben cada uno de ellos, de igual manera el procedimiento que se siguió para

llevar a cabo la práctica, y algunas imágenes, mostrando el comportamiento de

cada uno de ellos.

Marco Teórico

Flujo Laminar

Las partículas se desplazan siguiendo trayectorias paralelas, formando así en

conjunto capas o láminas de ahí su nombre, el fluido se mueve sin que haya

mezcla significativa de partículas de fluido vecinas. Este flujo se rige por la ley

que relaciona la tensión cortante con la velocidad de deformación angular.

La viscosidad del fluido es la magnitud física predominante y su acción amortigua

cualquier tendencia a ser turbulento.

Existen tres parámetros físicos que describen las condiciones de flujo, estos son:

o Escala de longitud del campo de flujo. Si es bastante grande, una perturbación del flujo podría aumentar y el flujo podría volverse turbulento.

o Escala de velocidad. Si es bastante grande podría ser turbulento el flujo. o Viscosidad cinemática. Si es pequeña el flujo puede ser turbulento.

Los parámetros se combinan en un parámetro llamado número de Reynolds

Re= (V*D)/Ʋ

Reynolds= (Velocidad * Diámetro) / Viscosidad cinemática

El límite superior para el régimen de flujo laminar, viene dado por el número de Reynolds con un valor de 2000.

Flujo Turbulento

En el flujo turbulento las partículas se mueven en trayectorias irregulares, que no son suaves ni fijas. El flujo es turbulento si las fuerzas viscosas son débiles en relación con las fuerzas inerciales. La turbulencia según la definición de Taylor y von Kármán, puede producirse por el paso del fluido sobre superficies de frontera, o por el flujo de capas de fluido, a diferentes velocidades que se mueven una encima de la otra. La turbulencia puede originarse por la presencia de paredes en contacto con el fluido o por la existencia de capas que se muevan a diferentes velocidades. Además, un flujo turbulento puede desarrollarse bien sea en un conducto liso o en un conducto rugoso.

Reynolds (R) > 4000 el flujo será turbulento.

Objetivo

Identificar un flujo turbulento y un flujo laminar utilizando tinta china para poder

tener una imagen clara de ellos.

Observar que sucede con Reynolds si cambiamos una de sus variables.

Material y Equipo

o Tinta

o Mangueras

o Válvula

o Botella

o Agua

o Probeta de 1000 ml

o Jeringa

Procedimiento

1. Cortar la botella del fondo y buscar una manguera que se ajuste al orificio

principal de la botella (chico)

2. Buscar una válvula que se ajuste a la manguera

3. Colocar la botella al grifo de la llave (el orificio grande), y sujetar la

manguera al orificio pequeño de la botella.

4. Colocar la válvula al final de la manguera.

5. Abrir el grifo cierta distancia y dejar correr el agua, esta caerá en la probeta

hasta que llegue a los 1000 ml

6. Mientras el agua corre, inyectar tinta al inicio de la manguera para poder

observar el flujo laminar, y contar el tiempo en que tardo en llenar la probeta

a los 1000 ml.

7. Repetir los pasos del 1 al 6, solo que en este caso se abrirá completamente

el grifo, se inyectara la tinta al inicio de la manguera y se contara el tiempo

en que tardo en llenar la probeta a los 1000 ml.

Cálculos y Resultados

Después de hacer dos pruebas para determinar si el flujo era laminar y turbulento,

obtuvimos estos resultados:

Prueba t (s) D (m) V (m/s) visc. Cinem. (m2/s) Re

1 8.88 0.00740 0.2618 0.000000860 2252.697674419 Flujo en transicion

2 156.45 0.00074 1.486 0.000000860 1278.651162791 Flujo laminar

Este fue nuestro primer intento por obtener un flujo laminar y uno turbulento, solo

que el flujo que observamos fue en transición a 8.88 segundos, para ello

decidimos hacer un segundo intento, al hacer los cálculos nos dimos cuenta que

para obtener un flujo turbulento la tinta tendría que vaciarse de la jeringa en

menos de 3 segundos, y así poder observar este fenómeno.

De esta manera pudimos obtener el resultado deseado, la primera imagen

corresponde al flujo turbulento y la segunda al flujo laminar.

Prueba t(s) D(m) V(m/s) visc.Cinem.(m2/s) Re

1 1.7 0.000486 15.8546861 0.000000860 8959.741203 Flujo turbulento

2 22.19 0.000486 1.21464472 0.000000860 686.4155045 Flujo laminar

Segunda parte de la práctica

Esta parte consiste en observar solamente lo que sucede su cambiamos una de

las variables de Reynolds y las otras permanecen constantes, para ello decidimos

que el tiempo sea nuestro parámetro constante, hicimos varias pruebas: agua

caliente, agua en estado ambiente, glicerina y acetona.

Enseguida aparece nuestra tabla con los resultados.

Con esto demostramos que el tiempo es un parámetro que para nosotros

permanecería constante.

Agua Caliente

Intentos t(seg) Temp.(C)

1 7.39 82

2 6.85 82

3 7.41 82

4 7.69 82

Agua Ambiente

Intentos t(seg) Temp.(C)

1 6.82 25

2 6.11 25

3 7.42 25

4 7.02 25

Glicerina

Intentos t(seg) Temp.(C)

1 5.27 27

2 4.49 27

3 4.64 27

4 4.84 27

Acetona

Intentos t(seg) Temp.(C)

1 5.06 26

2 5.27 26

3 5.83 26

4 5.29 26

Conclusión

Después de hacer la primera parte de la práctica, donde tuvimos varios intentos

fallidos, pudimos tomar el valor del tiempo como parámetro para discutir sobre que

valor de tiempo tendríamos que utilizar para que el flujo pudiera ser turbulento,

para utilizamos solamente la jeringa, y la tinta, sin necesidad de meter mangueras

y válvulas, de esta manera lo observaríamos de manera más sencilla como lo

mostré en las fotos.

En la segunda parte de la práctica, donde teníamos que observar que sucedería

con Reynolds si cambiábamos una de sus variables, decidimos que el tiempo

sería un parámetro constante, para eso decidimos hacer 4 pruebas de 4 intentos

cada una, en las primeras dos se utilizó agua pero a diferente temperatura y en las

restantes glicerina y acetona, después de hacer la prueba pudimos ver que para el

agua el tiempo estaba entre los 6 y 7 segundos, y en la glicerina y acetona era

entre 4 y 5 , algo menor que en el agua, siendo que el agua es menos densa que

la glicerina y el acetona.

Referencias

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/flujolamin

ar/flujolaminar.html

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/flujotturbul

ento/flujoturbulento.html