“NUMERO DE REYNOLDS” EXPERIENCIA
Enviado por Caleidos Copio • 26 de Septiembre de 2018 • Informes • 1.541 Palabras (7 Páginas) • 169 Visitas
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Universidad Tecnológica Metropolitana
EXPERIENCIA Nº1
“NUMERO DE REYNOLDS”
Resumen
En este práctico se realizarán un número de mediciones, modificando en ellas el flujo de agua el cual se regulará a través de una válvula de paso. El caudal del líquido se calculará midiendo el tiempo el cual tarda en llenarse un matraz de volumen predeterminado.
A través de esto observaremos los diferentes regímenes de flujo de escurrimiento que experimenta un fluido y sus periodos de transición.
Finalmente, luego de este práctico aprenderemos como variara el número de Reynolds al controlar el flujo del líquido a través de la llave de paso, la cual aumentara el flujo del líquido por tanto aumentado su caudal y disminuyendo el tiempo de llenado del matraz, al variar todos estos factores obtendremos números de Reynolds distintos, números correspondiente a flujos laminares, de transición y turbulentos.
introducción
Cuando un fluido circula por una tubería sus partículas pueden comportarse de distinta forma; a bajas velocidades las líneas de corriente del fluido son paralelas, pero a medida que aumenta la velocidad hasta un valor crítico se vuelve caótico. Ambos comportamientos se definen como flujo laminar y flujo turbulento.
El flujo laminar es cuando el fluido se mueve en trayectoria uniforme, en líneas de corriente suave, con el mismo sentido dirección y magnitud. Por otro lado, el flujo turbulento se caracteriza por seguir trayectorias erráticas, con cambios de velocidad y movimiento desordenado. Esto no ocurre súbitamente, ya que se produce una región llamada de transición o zona crítica donde el fluido fluctúa entre ambos regímenes antes de pasar a turbulento.
Para poder verificar la existencia de los regímenes de fluido un ingeniero británico llamado Osborne Reynolds descubrió que las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas de un fluido son primordiales para conocer el flujo y relacionándolas produjo el número de Reynolds (adimensional):
[pic 2]Ec.1
Donde Vprom = velocidad de flujo promedio (m/s), D= diámetro (m), v = µ/ρ = viscosidad cinemática (m2/s).
Cuando el número de Reynolds es grande, las fuerzas inerciales son grandes y por lo tanto las fuerzas viscosas no pueden evitar las rápidas agitaciones del fluido (turbulento), en cambio, cuando el número de Reynolds es pequeño, las fuerzas viscosas sí son capaces de mantener al fluido ‘en orden’ (laminar).
Mayormente en la práctica se ve Reynold :
Re ≤ 100 Flujo laminar 2100 ≤ Re ≤ 5000 Flujo transicional Re ≥ 5000 Flujo turbulento |
[pic 3][pic 4] |
[pic 5][pic 6]
en el flujo laminar donde el número de Reynolds es bajo, se desarrolla un perfil de velocidad parabólico, el efecto de las paredes es significativo. Por otro lado, en el flujo turbulento donde el número de Reynolds es alto, disminuye el efecto de las paredes provocando un perfil de velocidades más plano.
2 Materiales y Métodos
2.1 Materiales
Bomba centrifuga, tubo de vidrio de 1.1 m de longitud,probeta,cronómetro
Métodos
En primer lugar, se verificó que todas las llaves y válvulas estuviesen correctamente cerradas. Luego se abrió una válvula de control de ingreso del agua, regulándola de tal forma que se presente una corriente mínima de agua. Se consideró la temperatura del agua y el diámetro de la tubería como datos importantes, para así proceder a abrir la válvula de control de salida de agua, girando la llave ligeramente para poder obtener un flujo pequeño del fluido. Dejando caer el agua mediante una manguera hacia una probeta, se midió el tiempo el cual se demoró el fluido en completar de llenar la probeta. Se realizó esta prueba dos veces por cada apertura de llave, para obtener una comparación y así tener resultados más certeros, posteriormente se realizó un aumento de flujo en la llave 11 veces más, incrementando ligeramente la velocidad del fluido hasta llegar al máximo caudal que llegaba la bomba.
Resultados y Discusiones
Tabla 1 Tº Agua: 18ºC, µ= 1,05*10-3 kg/m*s ; ρ = 1000 Kg/m3
Se asumen 3 ensayos por cada medición, por lo que utilizamos el promedio de éstos.
Medición | Volumen (ml) | Tiempo (s) | ||
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11(Flujo máx) | 510 550 566,7 793 986,7 1000 1010 1020 1073 1207 1227 | 9,2 4,7 2,8 3,1 3,0 3,2 3,1 3,4 3,2 2,5 2,2 |
NPS: 1 in, nominal cedula 40. Diámetro interno=1.049 in (0.027 m)
Todos los datos del manual vienen en sistema imperial por lo que los cálculos se trabajaron en sistema internacional.
Tabla 2
Medición | Q=(mL/s) | Q=( m3/s) | V=(m/s) | Re | V máx | Tipo de Flujo |
1 | 55,4 | 5,54*10-5 | 0,0967 | 2490 | Laminar | |
2 | 117,02 | 1,17*10-4 | 0,204 | 5250 | ||
3 | 202,4 | 2,024*10-4 | 0,353 | 9080 |
| |
4 | 255,8 | 2,56*10-4 | 0,447 | 12300 |
| |
5 | 328,9 | 3,29*10-4 | 0,574 | 14800 | ||
6 | 312.5 | 3,13*10-4 | 0,546 | 14000 | ||
7 | 325,8 | 3,26*10-4 | 0,569 | 14600 | ||
8 | 300 | 3,00*10-4 | 0,524 | 13500 | ||
9 | 335,3 | 3,35*10-4 | 0,585 | 15000 | Flujo tur. | |
10 | 482,8 | 4,83*10-4 | 0,843 | 21700 | Totalmente des. | |
11 | 557,7 | 5,58*10-4 | 0,974 | 25000 |
Para la confección de la tabla Nº2 se realizaron los siguientes pasos.
Primeramente se utilizaron los datos de la tabla (1) donde se obtuvo ciertos volúmenes a distintos tiempos, para así mediante la ecuación (2) obtener el caudal en (cm3/s),[pic 7]
[pic 8]
En primera instancia se realizó en cm3/s, para que las unidades tengan coherencia en el sistema internacional se hizo la conversión necesaria de unidades a m3/s.
A partir del caudal se puede calcular la velocidad haciendo la relación con el área de la tubería.[pic 9]
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