Norman E. Rivera Pazos

Práctica #2:

Flujo Laminar y Turbulento

José Ricardo Silva Talamantes

Gabriel Manjarrez Albarrán

Diana Pérez Santoyo

Fernanda Barrera Gutiérrez

Francisca Sánchez Sánchez

José Víctor Muñoz Saucedo

Laboratorio Integral I

Introducción

El presente reporte de laboratorio tiene como finalidad presentar los conocimientos

adquiridos en la pasada práctica de laboratorio llamada “Flujo Laminar y Turbulento” de la

materia Laboratorio Integral 1 impartida por el profesor Norman E. Rivera Pazos en el

Instituto Tecnológico de Mexicali.

Se presentaran los datos obtenidos, fotografías, resultados y conclusiones obtenidas con

la realización de esta práctica, gracias a un experimento con el cual se demostrara y se

obtendrán las evidencias graficas del flujo laminar y turbulento de fluidos además de

corroborar resultados con cálculos utilizando diferentes fórmulas entre ellas la más

importante el Número a dimensional de Reynolds el cual tiene la finalidad de identificar si

un fluido fluye con flujo laminar o turbulento, también se incluye información adicional y

algunos conceptos para así poder comprender mejor el objetivo y la metodología utilizada

para la realización de esta práctica.

Objetivo:

El objetivo principal de la práctica y del presente reporte es la obtención de evidencias

gráficas (fotografía digital o video) del perfil de flujos laminares y turbulentos mediante el

diseño de un prototipo construido por el equipo.

Marco teórico. Es necesario conocer algunos conceptos esenciales e indispensables para la aplicación de la presente práctica. Para empezar definiremos lo que es flujo:

Flujo es el estudio de un fluido en movimiento, en el estudio de dicho movimiento

se involucran las leyes del movimiento de la física, las propiedades del fluido y

características del medio ambiente o conducto por el cual fluyen.

La clasificación de flujos puede realizarse de muchas maneras atendiendo al

cambio de velocidad y dirección que sufren las partículas debido al espacio

recorrido, el cambio de velocidad, dirección y las propiedades respecto al tiempo

o a los procesos termodinámicos que se pueden presentar en dicho movimiento.

Flujo laminar:

Es aquel en el que el movimiento de las partículas tiene solamente el sentido y la

dirección de movimiento principal del fluido. Se puede presentar en un conducto cerrado

trabajando a presión (tuberías), en un conducto abierto (canales) y/o conductos definidos

por el medio estudiado.

Flujo turbulento:

Es aquel en el que las partículas del fluido tienen desplazamiento en sentidos deferentes

al del movimiento principal del fluido. Se pueden presentar en el mismo tipo de conductos

referidos l régimen laminar. En este tipo de flujos al moverse las partículas con

movimiento errático tienen como consecuencias el que se presenten colisiones entre

ellas, y esto genera cambios en la cantidad de movimiento, los cuales se manifiestan

como una pérdida de energía.

FLUJO

LAMINAR

TURBULENTO

La clasificación de flujos laminares y turbulentos se determinan por el número de

Reynolds, que es un parámetro a dimensional de semejanza dinámica utilizado en

problemas.

Si

entonces,

Dónde:

Cuando se considera que el flujo es laminar.

Cuando se considera que el flujo es turbulento.

Material y Equipo.

2 m de manguera de ½ pulgada. 2 abrazaderas. 2 jeringas Silicón 1m de cable 1 probeta Cronómetro Tinta

Metodología

Construcción de prototipo:

o Acoplar la manguera a un tarugo de madera para mantener esta rígida.

o Quitar el recubrimiento plástica del cables para usarlo como manguera, en la

punta pegar con silicón la punta o aguja de la jeringa.

o Introducir e recubrimiento de los cables y la punta de la jeringa al interior de la

manguera de 1/2 in y fijar con silicón.

o En ambos extremos de la manguera de 1/2 in colocar una toma reductora

sujeta con abrazaderas para conectar la alimentación de agua y el drenado.

Determinación del flujo:

o Se conecta el extremo de la manguera, que se encuentra más próximo a la unión del cable por el cual se inyecta la tinta mediante la jeringa, a la boquilla del grifo (para permitir la entrada del fluido).

o Por el otro extremo se conecta una manguera, para la descarga del agua. o Se abre la llave del grifo para permitir el flujo a través de la manguera. La

cantidad de agua que se suministra a la manguera se mantiene constante hasta que haya ausencia de burbujas de aire.

o Se cierra un poco la llave, para tratar de buscar un flujo laminar de agua. o Se realiza la medición del flujo a través de la manguera, con la ayuda de una

probeta de 100ml y un cronómetro (en la descarga de agua). o Se inyecta tinta a través del cable, manteniendo un suministro constante

durante 30s. o Se abre al máximo la llave para visualizar el flujo turbulento. o Se inyecta nuevamente la tinta, manteniendo un suministro constante (igual al

suministrado en el flujo laminar). o Se vuelve a realiza la medición del flujo que circula a través de la manguera

(como en la obtención del flujo para el perfil laminar), y definir si se trata de un flujo turbulento.

Cálculos:

Volumen =

Área de la manguera:

Flujo Turbulento

Volumen =

Área de la manguera:

Flujo Laminar

Resultados. 1:

D(m) V(m3) t(s) Q(m3/s) A(m2) v(m/s) V(m2/s) Re Flujo

0.0125 0.0001 42.6 2.347E-06 0.000123 0.01908

1.01E-06 235.9078 Flujo Laminar

2:

D(m) V(m3) t(s) Q(m3/s) A(m2) v(m/s) V (m2/s) Re Flujo

0.0125 0.0001 1.89 5.291E-05 0.000123 0.430163 1.01E-06 5318.534 Flujo Turbulento

Conclusiones. Conseguimos poder observar los dos tipos de flujo laminar y turbulento solo modificando el flujo de agua del grifo, el cual es el que aporta la velocidad en el sistema ya que para calcular el número de Reynolds necesitamos 3 valores: V(m/s), D(m) y (m2/s) y de estas variables solo podíamos modificar la velocidad para poder producir un flujo laminar o turbulento ya que D es el diámetro de la manguera y es la viscosidad cinemática y estos ya están dados no se pueden modificar ya que forman parte del prototipo y del fluido.. Se realizaron los cálculos pertinentes para la determinación de flujos y los cálculos arrojaron los resultados que se observaron en las imágenes, cuando el Reynolds es menor a 2000 el flujo es laminar y la tinta fluye recta en el agua, pero cuando es mayor a 2000 ya se puede considerar turbulento y la tinta se mezcla con el agua lo que indica presencia de remolinos en el agua por lo tanto el flujo es turbulento. Mediante este sencillo experimento logramos observar los perfiles de flujo en una tubería, fue un diseño bastante sencillo pero los perfiles fueron bastante apreciables y claros además que se comprobaron con los cálculos pertinentes, por lo que tenemos una imagen gráfica bastante clara de los flujos laminar y turbulento.

Referencias.

MOTT, Robert L., Mecánica de fluidos aplicada, Ed. Prentice Hall, 4ta ed., 1996. http://www.youtube.com/watch?v=xFCXGXOHO_s