PRACTICA Nº 1: NUMERO DE REYNOLS.

INSTITUTO TECNOLOGICO

DE

ACAPULCO

INGENIERIA BIOQUIMICA

FENOMENOS DE TRANSPORTE

DOCENTE: CAROLINA PINZÒN MAGAÑA

PRACTICA Nº 1: NUMERO DE REYNOLS.

[pic 3]

PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº1

               ALUMNO(A)                                      Nº CONTROL

• Rebeca Yarely Abarca Ovando                          14320517

INDICE

                                                               PÁGINAS

• Introducción………………………………...…….…  2
• Objetivos………………………….………..………..  3
• Marco teórico………….…………………..………… 4
• Materiales y Reactivos……..……………..………... 6
• Método………………………………………….…… 7
• Resultados……………………………………..…… 8
• Evidencias Fotográficas………………………….....11
• Conclusión…………………………………………… 12
• Bibliografía…………………………………………… 13

INTRODUCCIÒN

Reynolds estudió las características de flujo de los fluidos inyectando un trazador dentro de un líquido que fluía por una tubería. Según dicho análisis, el Número de Reynolds se definió como la relación existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas (o de rozamiento). A velocidades bajas del líquido, el trazador se mueve linealmente en la dirección axial, a mayores velocidades, las líneas del flujo del fluido se desorganizan y el trazador se dispersa rápidamente  después de su inyección en el líquido.

El número de Reynolds es quizá uno de los números adimensionales más utilizados. La importancia radica en que nos habla del régimen con que fluye un fluido, lo que es fundamental para el estudio del mismo. El estudio del número de Reynolds y con ello la forma en que fluye un fluido es sumamente importantes tanto a nivel experimental, como a nivel industrial. A lo largo de esta práctica se estudia el número de Reynolds, así como los efectos de la velocidad en el régimen de flujo. Conforme aumenta el flujo másico aumenta las fuerzas del momento o inercia, las cuales son contrarrestadas por la por la fricción o fuerzas viscosas dentro del líquido que fluye. Cuando estas  fuerzas opuestas alcanzan un cierto equilibrio se producen cambios en las características del flujo.

En base a los experimentos realizados por Reynolds se concluyó que las fuerzas del momento son función de la densidad, del diámetro de la tubería y de la velocidad media. Además, la fricción o fuerza viscosa depende de la viscosidad del líquido el número de Reynolds proporciona una indicación de la pérdida de energía causada por efectos viscosos.

En esta práctica se reproducirá este modelo donde se podrá ver el tipo de flujo que recorrerá por la tubería y se harán las operaciones necesarias para obtener este número adimensional.

OBJETIVOS

GENERAL

Determinar el número de Reynolds para establecer el tipo de flujo que se presenta en la tubería de estación experimental.

ESPECIFICO

• Observar y determinar mediante el aparato de Reynolds la diferencia entre flujo laminar, crítico y turbulento.
• Identificar con certeza las características del flujo.
• Conocer y aprender a manejar con destreza el aparato de Reynolds.

MARCO TEÓRICO

Las investigaciones de Osborne Reynolds han demostrado que “en el régimen de flujo en tuberías como lo es el laminar, crítico o turbulento se encuentran factores que se ven implicados como lo son: el diámetro de la tubería, la densidad del líquido en este caso agua, su temperatura, viscosidad, y velocidad del flujo” (Reza García 1992, p1-5). Cuatro de estas variables mencionadas anteriormente forman un valor numérico que son parte de una combinación adimensional que es conocido como numero de Reynolds y este se puede considerar como la relación de las fuerzas dinámicas de la masa del fluido respecto a los esfuerzos de deformación ocasionados por la viscosidad. Para obtener este número adimensional se utiliza la siguiente ecuación.

[pic 4]

Donde:

• Re= Numero de Reynolds
• V= Velocidad media (m/s)
• D= Diámetro (m)
• µ=Viscosidad cinemática (m2/s)

 El número de Reynolds proporciona una indicación de la pérdida de energía causada por efectos viscosos. Observando la ecuación anterior, cuando las fuerzas viscosas tienen un efecto dominante en la pérdida de energía, el número de Reynolds es pequeño y el flujo se encuentra en el régimen laminar. Un número de Reynolds mayor indican que las fuerzas viscosas influyen poco en la pérdida de energía y el flujo es turbulento. Y estos tipos de flujo se clasifican de la siguiente manera:

• Laminar  Re <  2000  Este régimen se caracteriza por el deslizamiento de capas cilíndricas concéntricas una sobre otra de manera ordenada.
• Critico  Re < 2000 Re < 4000 Este tipo de flujo esta entre el límite del laminar sin pasar por el turbulento.
• Turbulento Re > 4000  En este tipo de flujo hay un movimiento irregular e indeterminado de las partículas del fluido en direcciones transversales a la dirección principal del flujo.

Viscosidad: “La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir cuando se le aplica una fuerza externa. El coeficiente de viscosidad absoluta o simplemente la viscosidad absoluta de un fluido es una medida de su resistencia al deslizamiento o a sufrir deformaciones internas, en algunos la viscosidad depende del trabajo que se haya realizado sobre ellos” (Reza García 1992 p1-2).

Existen dos tipos de viscosidad que son:

• Viscosidad absoluta o dinámica
• Viscosidad cinemática

En este caso la viscosidad de interés es la cinemática sin embargo utilizaremos la absoluta para conseguirla pues la viscosidad cinemática es el cociente entre la viscosidad dinámica y la densidad.

Por otro lado el caudal es la cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto (tubería, cañería, canal) por unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Su ecuación es:

[pic 5]

Donde:

• Q= Caudal (m3/s)
• V= Volumen (m3)
• t = Tiempo (s)

 También la Velocidad media juega un papel importante en el cálculo para obtener el número de Reynolds esta se denota por la ecuación:

[pic 6]

Donde:

• V= Velocidad media (m/s)
• Q= Caudal (m3/s)
• D= Diámetro (m)

Una vez teniendo esta información se puede proceder a hacer la práctica y poder hacer los cálculos necesarios para poder obtener nuestro número de Reynolds.

MATERIALES Y REACTIVOS

MATERIAL:

Cubeta Cap. 10lts

2 m tubería Transparente

Válvula reguladora

1 Jeringa de 20 mL

Cinta teflón

Termómetro Escala 100ºC

1 Probeta Graduada de 1000 mL

REACTIVO

Azul de metileno

MÉTODO

El desarrollo del experimento consistió de los siguientes pasos que se mencionan en orden a continuación:

1. Se revisara que la válvula este cerrada.
2. Una vez limpio el equipo se procede a ingresar agua regulando de tal forma que se no sobrepase el límite establecido.
3. Se verificara la temperatura del agua para calcular la viscosidad cinemática del agua en ese momento.
4. Se procede a abrir ligeramente la válvula de control de salida del agua, girando la manija muy despacio.
5. Se agregara el azul de metileno (en una parte de la manguera se hará un orificio con la aguja de tal manera que esta pase y pueda permitir el paso del azul de metileno).
6. El agua que sale es almacenada en un recipiente en este caso sera la probeta siempre y cuando el flujo deseado ya se haya obtenido.
7. Posteriormente se medirá el tiempo en el cual ingresa un volumen de agua identificable en el recipiente mencionado anteriormente.
8. Se repite el mismo procedimiento cinco veces, por cada tipo de flujo, pero cada vez incrementado el caudal del agua para obtener el flujo deseado.

CALCULOS Y RESULTADOS

Los resultados obtenidos de los flujos se presentan a continuación:

Para obtener el número de Reynolds se hicieron las siguientes operaciones con los siguientes datos:

Datos:

• Temperatura = 25 ºC
• Densidad= (999.99 (Kg/m3)
• Viscosidad Dinámica = 8.9 x 10-3 (Kg/(m*s))
• Viscosidad Cinemática = 8.936 x 10-6 (m2/s)
• Diámetro = (1.5 cm) = (0.015m)

El cálculo que se realizó para obtener viscosidad cinemática fue:

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