El Laboratorio de mecánica de fluidos.

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Laboratorio de mecánica de fluidos.

Experiencia  Nº1: determinación de tipo de flujo según Reynolds.

Nombre      : Carla Diaz Olivares

                                                                           Profesor          : JOSE ROMAN Fecha          : 7 septiembre 2016

INDICE

-Introducción                                                                                    PAG 1

-Objetivos                                                                                         PAG 2

-Ecuación para el número de Reynolds                                            PAG 3

-Ecuación  de caudales                                                                     PAG 4

-Ecuaciones de velocidad                                                                 PAG 5

-Materiales                                                                                       PAG 6

-Procedimiento experimental                                                          PAG 7

-Imágenes del procedimiento                                                          PAG 8

-Datos y cálculos experimentales                                                    PAG 9-11

-Conclusión y bibliografía                                                               PAG 12

INTRODUCCION

En este laboratorio trabajaremos con un flujo de agua, regulando su presión,  y un tinte (permanganato de potasio)  que va a determinar su comportamiento ya que va a demarcar el trayecto que toman las partículas del agua de un extremo al otro a través del tubo  .La  primera diferenciación de los flujos fue dicha por Reynolds  el cual fue un gran avance  cerca de los años 1883, ya que realizo importantes aportes y contribuciones a la dinámica de fluidos.

El experimento de Reynolds llego  a determinar  tres tipos de comportamiento que experimentan los fluidos mientras circulan por un tubo. Este fluido se puede encontrar como flujo TURBULENTO  que  en este caso la velocidad que el fluido se desplaza es alta  circulando de manera aleatoria las partículas, provocando corrientes transversales  y torbellinos en el interior del tubo; para este caso de flujo tiene un número de Reynolds superior a 4000. El  flujo LAMINAR  en el cual las partículas viajan a una velocidad pequeña , de forma  ordenada sin  provocar movimientos aleatorios ya que viajan en una constante armonía aparentemente  de forma paralela a las paredes que lo rodean (tubo) , para este caso el ya mencionado número de Reynolds fluctuara en menos de 2000; como tercer caso tenemos un estado TRANSITORIO en el cual el fluido viaja a una velocidad media  presentando al principio del tubo características parecidas al flujo laminar , teniendo variaciones en el trayecto del tubo  donde podemos llegar a encontrar características similares al flujo turbulento ; a este tipo de flujo se le llamara flujo Transitorio con un numero Reynolds entre 4000 y 2000 .

Nosotros  trataremos de hacer un experimento similar al de Reynolds  en donde podremos determinar en qué condición se encuentra el fluido y para saber de qué forma viaja.

Objetivos  generales de la experiencia:

-Observar los diferentes  regímenes de flujo de escurrimiento que experimenta el fluido y sus periodos de transición.

Objetivos específicos:

 -Determinar cualitativamente el tipo de flujo de un fluido y compararlo        con los distintos valores teóricos.

-Obtener una ecuación para calcular el número de Reynolds en función de su caudal

-Determinar la velocidad máxima para una serie de datos.

Ecuación Para El Número de Reynolds.

Re = [pic 2]

Dónde:

Re: Numero de Reynolds

D: Diámetro interior de la tubería, diámetro donde fluye el fluido (m)

v: Velocidad lineal media del flujo (m/seg)

µ: Viscosidad del fluido (kg/m *seg)

⍴ :Densidad del fluido , en el caso de líquidos se obtiene de tablas a través         de la temperatura (kg/m^3)

Reynolds estableció un criterio para cada tipo de fluido que son los siguientes:

 -Valores superiores a 4000 el flujo es turbulento

-Valores menores a 2000 el flujo es Laminar

-Valores entre 2000 y 4000 se considerara un flujo de transición.

Laecuaciones para determinar el caudal son las siguientes:

 Q = v *A              

Dónde :

Q: Caudal (m^3/seg)

A: Área  de la sección transversal (m^2)

v: Velocidad media del fluido (m/seg)

A demás el área de la sección transversal es un círculo, por lo tanto se calculara de la siguiente forma:

     A=[pic 3]

D= Diámetro interior de la tubería (m)

Ecuaciones para el cálculo de la velocidad:

Si nos toca el caso de flujos laminares, el patrón de velocidades tiene una forma parabólica, con un máximo igual a dos veces la velocidad media.

v(max) = 2*  v(media)

A su vez, la velocidad máxima local para el flujo turbulento se tiene como:

v(max) = 0,81* v(media)

En este experimento ocupamos los siguientes materiales:

• estanque contenían agua
•  Una bomba
•  Cronometro
• Recipiente para medir el agua
• Permanganato
• Llave que regula el caudal
• Tubo transparente

Procedimiento experimental.

-Identificar las piezas que componen el equipo y reconocer las  funciones de cada una de ellas.

-Verificar que los estanques superior y inferior contengan un nivel óptimo de agua.

-Verificar que la electricidad del panel central esté conectada.

-Verificar que la válvula 1 este abierta (estanque inferior) y la válvula 2este cerrada.

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