FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS

TEMA: Cuba de Reynolds

ALUMNO: SORIANO MEJIA GIAN FRANCO 1123110201

GRUPO DE HORARIO: 90G

PROFESOR: Curay Tribeño José

CALLAO – PERU

I.- Objetivos

Visualizar los distintos regímenes de flujo en una tubería.

Determinar los números de Reynolds correspondientes a los regímenes de flujo visualizados.

II.- Fundamento Teórico

Número de Reynolds:

El número de Reynolds es quizás uno de los números a dimensionales más utilizados. La importancia radica en que nos habla del régimen con que fluye un fluido. Cuando un líquido fluye en un tubo y su velocidad es baja, fluye en líneas paralelas a lo largo del eje del tubo; a este régimen se le conoce como “flujo laminar". Conforme aumenta la velocidad y se alcanza la llamada “velocidad critica", el flujo se dispersa hasta que adquiere un movimiento de torbellino en el que se forman corrientes cruzadas y remolinos; a este régimen se le conoce como “flujo turbulento" El paso de régimen laminar a turbulento no es inmediato, sino que existe un comportamiento intermedio indefinido que se conoce como “régimen de transición".

Si se inyecta una corriente muy fina de algún líquido colorido en una tubería transparente que contiene otro fluido incoloro, se pueden observar los diversos comportamientos del líquido conforme varía la velocidad. Cuando el fluido se encuentra dentro del régimen laminar (velocidades bajas), el colorante aparece como una línea perfectamente definida cuando se encuentra dentro de la zona de transición (velocidades medias), el colorante se va dispersando a lo largo de la tubería y cuando se encuentra en el régimen turbulento (velocidades altas) el colorante se difunde a través de toda la corriente.

Curvas típicas de la distribución de velocidades a través de tuberías

Generalmente cuando el número de Reynolds se encuentra por debajo de 2100 se sabeQue el flujo es laminar, el intervalo entre 2100 y 4000 se considera como flujo de transición y para valores mayores de 4000 se consideran como flujo turbulento. Este grupo a dimensional es uno de los parámetros más utilizados en los diversos campos de la Ingeniería Química en los que se presentan fluidos en movimiento.

Dónde:

Re = Número de ReynoldsD = Diámetro del Ducto v = Velocidad promedio del líquido ρ= Densidad del líquido μ = Viscosidad del líquido

II.- Descripción del equipo y materiales a utilizar

Cuba de Reynolds. Ver figura. Agua, aproximadamente 30 litros. 01 termómetro. Tinte colorante (fluoresceína sódica o permanganato de potasio). Probeta graduada de 500 ml.

IV.- Pasos a seguir de la experiencia

Nivele el equipo.

Tome la temperatura de agua y determine el valor de la viscosidad cinemática utilizando una tabla T & ν.

Establezca cuidadosamente el número de vueltas que da la válvula de descarga de la tubería de vidrio, desde la posición de cerrada hasta la posición de completamente abierta.

Calcule y anote el número de vueltas que le corresponde a 1/3 de abertura total, y a 2/3 y 3/3 de la abertura total.

Agregue agua en la cuba de Reynolds hasta el nivel máximo del vertedero de rebose. Dejar reposar la masa de agua

Diluya el tinte colorante en agua y viértalo en su recipiente, asegurándose previamente de que la válvula del depósito de tinta esté cerrada.

Abra la válvula de descarga para la primera posición (1/3 de abertura total). El nivel de agua en la cuba deberá permanecer constante, es decir al nivel del rebose del vertedero, para lo cual deberá verter en la cuba tanta agua como la que desagua por la válvula de descarga.

V.- Mediciones y Resultados

El diámetro de la tubería de vidrio es 0.092m

Temperatura del agua = 24° C Viscosidad cinemática = 0.914 x 10−6 m2

s

Abertura de válvula

(fracción de abertura

total)

V(m3)

t. prom.

(s)

Q. prom.(m3/s)

V(m/s)

Numero de Re

Tipo de Flujo

Observado

Tipo de FlujoTeórico

1/3 1lt 3.33 x 10−4 26 0.128 x10−4 0.0191 610.19 Laminar Re<2000

2/3 1lt 6.66 x 10−4 12.7 0.524 x 10−4 0.0782 2498.29 Laminar 2000<Re<4000

3/3 1lt 1 x 10−4 8.3 0.120 x10−4 0.0179 571.85 Turbulento Re<2000

VI.- Cálculos

Usamos la formula , = volumen en y t en segundos.1. Para la 1° toma:

Q= ∀t=3 .33x 10

−4

26=0.128x 10−4

Q=0.128x 10−4(m3/s)

2. Para la 1° toma:

Q= ∀t=6.66 x10

−4

12.7=0.524 x 10−4

Q=0.524 x10−4(m3/s)

3. Para la 1° toma:

Q= ∀t=1x 10

−4

8.3=0.120x 10−4

Q=¿ 0.120 x10−4(m3/s)

Determinación de la velocidad del fluido en la tubería.

De la fórmula del caudal: , A es el área de la sección transversal de la tubería.

1. Para la1° toma:

V=QA

= 0.128x 10−4

π x (0.0146)2=0.0191m /s

2. Para la 2° toma:

V=QA

= 0.524 x10−4

π x (0.0146)2=0.0782m /s

3. Para la 3° toma:

V=QA

= 0.120x 10−4

π x (0.0146)2=0.0179m / s

Determinación del número de Reynolds.

El número de Reynolds, para tuberías, es: , D es el diámetro de la tubería y es la viscosidad cinemática del agua a la temperatura del ensayo (de tabla).

1. Para la 1° toma:

Re=V Dv

=0.0191 x0.02920.914 x10−6

=610.19

2. Para la 2° toma:

Re=V Dv

=0.0782 x0.02920.914 x10−6

=2498.29

3. Para la 3° toma:

Re=V Dv

=0.0179 x 0.02920.914 x 10−6

=571.85

VII.- Análisis De Resultados

En el experimento realizado encontramos dificultad a la hora de lograr mantener un volumen constante de agua en el tanque, ya que el agua fluía de manera repetida y constante hacía el exterior; también el caudal del agua a la salida aumentaba lo que dificultaba aún mas obtener de manera precisa el volumen deseado en el tanque.

Se recomienda que para la parte de la obtención de datos simultáneos, como el tiempo y el volumen, se logre una buena sincronización y comunicación entre el personaje que medirá el tiempo y el que controlará el volumen.

Al calcular el muero de Reynolds, en nuestros cálculos, tuvimos que considerar y tomar muchos decimales ya que eso puede determinar en gran medida el considerar un dato como un determinado régimen.

Vlll.- Conclusiones

Al calcular el número de Reynolds en el laboratorio y observando el comportamiento del fluido podemos constatar que su valor oscila en un rango muy cercano al de su valor teórico.

El número de Reynolds es fundamental para caracterizar la naturaleza del flujo y así poder calcular la cantidad de energía perdida debido a la fricción en el sistema.

Los valores del número de Reynolds están supeditados a errores en el aparato ya que por falta de mantenimiento su precisión se ve afectada

X.- Bibliografía

o http://es.scribd.com/doc/73384620/Cuba-de-Reynoldso http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Reynoldso http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/

elexperimentodereynolds/elexperimentodereynolds.html