Reynolds

Introducción

El número de Reynolds es una ecuación científica que examina las características del movimiento del fluido. En otras palabras, el número de Reynolds determina como se mueve un fluido.

El movimiento de un fluido puede ser laminar o turbulento, dependiendo principalmente de la velocidad y la viscosidad cinemática del fluido.

La utilización de tubos de vidrio de dimensiones diferentes permite comprobar que la transición del régimen laminar al turbulento es independiente de éstas, dependiendo únicamente, del valor crítico de un parámetro adimensional: el número de Reynolds.

Para el análisis de la actividad efectuada en el laboratorio, relativo al número de Reynolds, se han tomado 7 muestras, de las cuales conocemos el volúmen y el tiempo.

Objetivos

Objetivo General

Determinar matemáticamente el n° de Reynolds y compararlo con el comportamiento del flujo de tinta observado durante la actividad práctica.

Objetivos Específicos

Determinar la velocidad del flujo.

Determinar el caudal (Q) de flujo.

Marco teórico

Ecuación de Reynolds: Esta ecuación sirve para caracterizar el tipo de flujo laminar , transición o turbulento. El tipo de flujo está caracterizado por el valor del cociente entre las fuerzas de inercia debidas al movimiento del fluido y las fuerzas disipativas viscosas que se oponen al movimiento. para determinar el número de Reynolds se aplicara la siguiente ecuación:

Re=(v x D)/∂

Donde (v) es la velocidad del flujo , (D) diámetro de la tubería y (∂) viscosidad dinámica, el resultado de numero de Reynolds es un número adimensional, es decir una magnitud que carece de una unidad de medida asociada

Re= Numero Reynolds

v = Velocidad

D= Diámetro

∂ = Viscosidad Dinámica

El numero de Reynolds sirva para caracterizar el topo de flujo : laminar , transición (inestable) o turbulento de acuerdo a los siguientes parámetros:

Re ≤ 2100, equivale a un flujo tipo laminar

2100 <Re <4100 , equivale tipo de flujo en transición o inestable

Re ≥ 4100, equivale a un flujo Turbulento.

Laminar: líneas paralelas, no se cruzan ni se bifurcan.

Turbulento: líneas formando remolinos, se cruzan y se bifurcan.

Metodología

La actividad práctica se llevó a cabo, por medio de un estanque transparente, el cual en su parte superior tiene un dispositivo para inyección de tinta. En su parte inferior, el estanque posee una llave para dar paso al agua que va a contener en su interior. Y por otro lado, tiene una válvula que controla el flujo o caudal, el cual es vertido en una probeta graduada para medir volúmenes y un cronómetro para medir el tiempo.

Procedimiento para la puesta en marcha

1.- Se llena el tanque de agua, manteniendo la válvula de control cerrada.

2.- Se coloca una cantidad suficiente de colorante en el dispositivo de inyección, manteniendo la válvula de control de tinta cerrada.

3.- Se abre lentamente la válvula de control de flujo; para permitir que fluya el agua por la tubería transparente.

4.- Al mismo tiempo abrimos la válvula de control de la tinta lentamente, hasta que fluya una línea recta de tinta a través de la tubería transparente, y controlamos la válvula hasta alcanzar un flujo laminar o turbulento, de acuerdo a nuestra percepción visual.

Para llegar a cada número de Reynolds, debemos utilizar diversas fórmulas y efectuar algunas conversiones de unidades, las cuales se detallan para cada muestra.

MUESTRA 1

Volúmen (Vol): 100 (ml)

Tiempo (t): 13,7 (s)

Diámetro (D): 0,016 (m)

*Conversión de unidades del volúmen:

Vol=100[ml] x 0,001[Lt]/1[ml] x 0,001[m^3 ]/1[Lt]

Vol=1x〖10〗^(-4) [m^3 ]

*Cálculo del caudal (Q):

Q=Vol/t

Q=(1x〖10〗^(-4) [m^3 ])/13,7[s]

Q=7,3x〖10〗^(-6) [m^3/s]

*Obtención de la velocidad (v):

v=Q/A

v=(7,3x〖10〗^(-6) [m^3/s])/(π x(0,016[m]/2)^2 )

v=0,0365[m/s]

*Finalmente, obtenemos el número de Reynolds (Re):

Re=(v x D)/∂

Re=(0,0365[m/s] x 0,016[m])/(1,004 x〖 10〗^(-6) [m^2/s] )

Re=581,67

MUESTRA 2

Volúmen (Vol): 130 ml

Tiempo (t): 12,1 s

Diámetro (D): 0,016 (m)

*Conversión de unidades del volúmen:

Vol=130[ml] x 0,001[Lt]/1[ml] x 0,001[m^3 ]/1[Lt]

Vol=1,3x〖10〗^(-4) [m^3 ]

*Cálculo del caudal (Q):

Q=Vol/t

Q=(1,3x〖10〗^(-4) [m^3 ])/12,1[s]

Q=1,1x〖10〗^(-5) [m^3/s]

*Obtención de la velocidad (v):

v=Q/A

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