Número de Reynolds laminar y turbulento

VI.  Flujo laminar y Experiencia de Reynolds

VII. Flujo Turbulento

Héctor A. Deudor M. y Cesar J. Rodríguez A.

Escuela de Ingeniería Civil, Universidad Católica Andrés Bello

Laboratorio de Mecánica de Fluidos I

Profesor José M. Gómez M.

2 de junio de 2023

Resumen

El presente informe está ligado a comprender el flujo laminar y turbulento y como estos se relacionan con la experiencia de Reynolds en los conductos circulares. Para ello, se reprodujo un flujo laminar en un sistema de tuberías circulares usando como líquido el aceite el cual se calentó hasta una determinada temperatura indicada más adelante, y con el uso de una romana (balanza) y de los piezómetros de mercurio, se realizaron las lecturas correspondientes de cada piezómetro, una determinada temperatura y peso.

Para la práctica de la experiencia de Reynolds, se observó el comportamiento de las líneas de corriente para los tres tipos de régimen de flujo mediante el uso de una inyectadora con tinta. La ultima practica de flujo turbulento fue realizada con la intención de entender y diferenciar entre los dos tipos de flujos observados, laminar y turbulento, este ultimo se realizó mediante el uso de piezómetros y variando el caudal tres veces, para cada caudal se realizaron cinco veces las lecturas piezométricas mientras se manipulaba el sistema de válvulas (Manifold). Con estas prácticas se quiso definir la distribución de velocidades y entender en que régimen de flujo estamos para cada practica realizada.

Índice

Flujo Laminar y Experiencia de Reynolds        1

Planteamiento del problema        1

Antecedentes        2

Objetivos        3

Alcance        4

Marco teórico        5

Numero de Reynolds        5

Flujo laminar        9

Flujo turbulento        10

Marco metodológico        12

Cálculos        21

Análisis de Resultados        29

Conclusiones y Recomendaciones        30

Referencias Bibliográficas        31

Índice de Figuras

Figura 1. Aparato de Reynolds................................................................................................6

Figura 2. Flujo horizontal interpuesto con un cuerpo agudo..................................................8

Figura 3. Flujo horizontal uniforme en un conducto...............................................................9

Figura 4. Línea piezométrica Distancia vs Altura Piezométrica...........................................23

Figura 5. Distribución de velocidades...................................................................................24

Figura 6. Gráfica de Velocidad vs (ro2-r2)...........................................................................25

Figura 7. Línea piezométrica del primer caudal medido.......................................................28

Figura 8. Distribución de velocidades en escala natural.......................................................28

Índice de Tablas

Tabla 1. Datos obtenidos en el laboratorio para la práctica..................................................10

Tabla 2. Lecturas piezométricas............................................................................................10

Tabla 3. Resultados obtenidos de Caudal, Peso Específico, Volumen, Velocidad, Reynolds. ...............................................................................................................................................11

Tabla 4. Línea de altura total y altura piezométrica para cada diferentes radios de la tubería ...............................................................................................................................................12

Tabla 5. Cálculo de k, r2 y velocidad....................................................................................13

Tabla 6. Altura piezométrica en cm Hg y en metros de agua................................................14

Tabla 7. Datos obtenidos en el laboratorio para cinco caudales, cinco mediciones..............15

Tabla 8. Altura del vertedero triangular con sus correcciones y temperatura del agua.........16

Tabla 9. Cálculo de Parámetros.............................................................................................16

Flujo Laminar y Experiencia de Reynolds

Flujo Turbulento

Planteamiento del problema

Flujo Laminar y Experiencia de Reynolds

En la ingeniería civil y la rama de la hidráulica, es importante entender el comportamiento de un flujo laminar y las condiciones necesarias para su aplicación, aunque este tipo de flujo no está muy presente en la vida cotidiana se puede observar en diferentes alimentos por ejemplo, salsa de tomate y miel, este tipo de flujo se puede estudiar teniendo en cuenta que es necesario comprender los factores que generan un flujo laminar como lo son la velocidad, densidad y viscosidad del fluido, además de la geometría del canal por donde fluye; para evidenciar en que régimen de flujo estamos además de la comprobación experimental, también existe el número de Reynolds el cual nos permite clasificar los fluidos según el valor obtenido, este calculo está relacionado con las fuerzas de inercia y viscosas del flujo.

Flujo Turbulento

Este tipo de flujo a diferencia del laminar, es el más abundante en la vida cotidiana, como puede ser al abrir la llave del grifo, la llave de la regadera, se evidencia que el flujo se comporta de manera desordenada a una velocidad alta, algunas de sus aplicaciones que se le dan a este flujo son para turbo maquinaria, reactores químicos, flujo en tuberías, acueductos y redes de distribución, por eso la importancia de entender las propiedades de este flujo como es el cambio de velocidad con respecto a uno laminar.

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