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Instrumentos del laboratorio de hidrulica

Cuba Reynolds:

Histricamente, el primero que trato de cuantificar este ejemplo sorprendente

de inestabilidad dinmica fue OSBORNE REYNOLDS, quien encontr un

criterio preciso para saber cundo un flujo laminar se hace inestable y se

transforma en turbulento .Su experimento descrito en todos los textos de

mecnica de fluido, consista simplemente en un envas del cual escapaba agua

por un tubo largo de vidrio y cuyo caudal era graduable.

Para hacer visible el movimiento del lquido, inyectaba un colorante en el centro

del tubo y despus de dejar descender el lquido varias horas y de mantenerlo

aislado de toda vibracin; comenzaba el experimento haciendo pasar el lquido

por el tubo a pequea velocidad.

Se observa entonces la taza de un colorante bien clara y rectilnea en el centro

del tubo, siguiendo la trayectoria de las partculas del fluido, tal como se postula

para un flujo laminar.

Aumentando el caudal, es decir, la velocidad ,se observa que de repente el fino

coloreado pareca quererse ensancharse o diluirse transversalmente en el resto

del fluido .en realidad estas perturbaciones no perduraban y desaparecan

regresando la traza coloreada a su aspecto normal .el rgimen habla haba

entonces entrado en lo que se ha llamado un FASE DE TRANSICIN O DE

CASI INESTABILIDAD.

En efecto si segua aumentando la velocidad , Reynolds observo queseas

perturbaciones se hacan ms frecuentes y de mayor tamao ,hasta el momento

en que ya nos amortiguaban ,entonces de pronto ,el colorante se extenda a todo

el volumen de masa liquida en una mezcla completa de las distintas lneas de

corriente y la desaparicin total del filete coloreado como tal.

Esta era pues el inicio del FLUJO TURBULENTO, totalmente distinto del flujo

laminar.

Llevando a cabo numerosos experimentos en las cuales se hacan variar distintas

parmetros, Reynolds observo que, en el caso de las tuberas estaba ligado al

valor numrico de la cantidad adimensional.

Re = (V p D)/

Donde:

V era la velocidad media del lquido en el tubo, D el dimetro del mismo, p y

la densidad, la viscosidad del fluido respectivamente.

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Esta cantidad corresponde a lo que modernamente se ha llamado NMERO

DE REYNOLDS.

Se entiende de esta manera como la relacin entre la fuerza de inercia y a la

fuerza viscosa.

Re = FUERZA DE INERCIA /FUERZA VISCOSA

Un nmero pequeo de Reynolds indica que las fuerzas viscosas predominan,

mientras que un valor grande del nmero de Reynolds indica que predominan

las fuerzas de inercia .cabe mencionar que las leyes del movimiento son muy

diferentes para esos dos casos.

Los resultados experimentales ms recientes indican que en condiciones

habituales el flujo turbulento en una tubera se indica cuando el nmero de

Reynolds alcanza un valor de aproximadamente 2000. Sin embargo si se toman

medidas muy especiales a saber: reposo inicial absoluto del fluido, eliminacin

de vibraciones y cambios de temperatura, etc. Este valor crece enormemente.

Por otra parte se ha hecho tambin el experimento inverso, esto es a partir de un

flujo turbulento he ir disminuyendo la velocidad hasta lograr la aparicin de

flujo laminar. En estas condiciones los resultados son ms categricos,

hacindose observado que el flujo pasa a laminar siempre que: Re

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Espesor de las planchas 13 mm. Peso neto 26.6 Kg. Peso bruto 37.0 Kg

DEMOSTRACION DEL TEOREMA DE BERNOULLI

Este mdulo, complementario del Banco Hidrulico de Servicios Comunes,

ilustra las circunstancias en las que puede aplicarse el Teorema de Bernoulli.

Por otra parte, tambin muestra por qu en otros casos el teorema da una

descripcin inadecuada del comportamiento de un fluido.

DESCRIPCION:

Seccin de Venturi de acrlico transparente. 7 tomas de medicin de presin en su trayecto y una toma para medir la

presin total.

Con vlvula de control de caudal.

Multimanmetro con ocho tubos.

La seccin de prueba consta de un tubo Venturi clsico, realizado en acrlico transparente. Una serie de tomas ubicadas en su pared permiten

medir la distribucin de la presin esttica a lo largo del conducto

convergente, y se suministra un tubo de carga total que atraviesa la

lnea central de la seccin de prueba. Estas tomas estn conectadas a un

banco de manmetros que tienen un colector con vlvula de purga de

aire.

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Una bomba de mano facilita la presurizacin de los manmetros. La seccin de prueba est dispuesta de tal forma que pueden estudiarse las

caractersticas del flujo a travs de una seccin convergente y otra

divergente. El agua llega a travs de un conector de manguera y es

regulada por una vlvula en la salida de la seccin de prueba.

El tubo Venturi puede actuar como medidor de caudal y se puede determinar su coeficiente de descarga.

DEMOSTRACIONES PRCTICAS:

Demostracin del Teorema de Bernoulli y sus limitaciones. Medicin directa de la distribucin de carga esttica y total a lo largo

de un tubo Venturi.

Determinacin del coeficiente de medicin con diferentes caudales.

CANAL DE PENDIENTE VARIABLE: Las paredes laterales del canal son de vidrio para mayor visibilidad pero su

fondo es de chapa de acero inoxidable, su longitud es de 15m la estructura, a

su vez, gracias a un gozne central y aun mecanismo de biela-manivela puede

cambiar de pendiente hasta los 3 y menos de 0.5. A lo largo de ambas

paredes del canal est instalado un carril gua de seccin cilndrica, sobre el

cual corre una carretilla con los accesorios e instrumentos necesarios para las

practicas. Las dimensiones del canal y los modelos han sido elegidos

cuidadosamente para permitir un profundizado estudio de los fenmenos

hidrodinmicos.

Descripcin y composicin del canal de pendiente variable:

Una bomba de recirculacin conectada con dos tanques de recoleccin asegura

el flujo de agua.

Una serie de instrumentos de medida completa la unidad de estudio. Todas las

partes metlicas estn fabricadas con metales inoxidables.

El tanque de recogida del agua est construido en acero inoxidable reforzado.

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El tanque recoge el agua necesaria para inundar la seccin de prueba del canal

mismo.

Para la generacin de la corriente hidrulica en la seccin de prueba del canal,

en proximidad del tanque recogida est colocada una electrobomba centrifuga

con vlvula de parcializacin de la aspiracin.