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INFORME FLUJO TRANSITORIO Y NUMERO DE REYNOLDS

AUTOR: EDWIN PÁEZ RINCÓN CURSO: HIDRÁULICA DE TUBERÍAS UNIVERSIDAD: UNIAGRARIA

MARCO TEORICO

ρ = densidad del fluido µ = viscosidad del fluido

EL NÚMERO DE REYNOLDS Reynolds descubrió que la existencia de uno u otro tipo de flujo depende del valor que toma una agrupación adimensional de variables relevantes del flujo, parámetro al que se denomina en su honor como número de Reynolds. Se define el número de Reynolds, designado como Re, como: ℜ=

V .D v

V: La velocidad media del flujo ( caudal/área transversal del conducto ), D : El diámetro ν : La viscosidad cinemática del

fluido.

ℜ=

D .v . ρ μ

Re = Numero de Reynolds D = diámetro interno del conducto v = velocidad media del fluido





El número de Reynolds es la relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas de la corriente fluida. Esta relación es la que determina la inestabilidad del flujo que conduce a un régimen turbulento. En todos los flujos existe un valor de este parámetro para el cual se produce la transición de flujo laminar a flujo turbulento, habitualmente denominado número de Reynolds crítico. Generalmente para flujo en tubos se establecen los siguientes valores críticos del número de Reynolds:

 Si

ℜ 4000 el flujo es turbulento.

 El experimento de Reynolds consiste en determinar los factores que afectan el movimiento de un fluido y en qué forma lo afectan. El movimiento de un fluido puede ser sinuoso (turbulento) o directo (laminar) dependiendo de: La viscosidad, La velocidad y La longitud característica.

TIPOS DE FLUJOS:

general cuando el número de Reynolds está entre 2000 y 4000

b. FLUJO TURBULENTO: La ecuación que gobierna este flujo es la de Darcy Weisbach: 2

λL v hf= D2 g Dónde: λ es el coeficiente de fricción de Darcy. 

FLUJO LAMINAR: La ecuación que gobierna el flujo laminar es la de Poiseuille: 32 μLV hf= ρgD 2



Dónde: µ = viscosidad dinámica del fluido L = distancia entre piezómetros v = velocidad media del fluido ρ = densidad del fluido g = aceleración de la gravedad D = diámetro interno del conducto 



Esta relación muestra que el gradiente hidráulico (hf/L) es directamente proporcional a la velocidad media del flujo (hf/L α v). Este flujo suele ocurrir cuando el número de Reynolds es menor que 2000, definiendo el número de Reynolds (Re):

a. ZONA-TRANSICIÓN: Esta zona se establece por lo



Esta relación muestra que el gradiente hidráulico hf/L es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad media del flujo (hf/L α v2). La relación entre λ y Re se puede definir como: λ = 64/Re

Para flujo laminar

λ=0.316*(R e^-0.25) ( Ec de Blasius)

Para flujo turbulen to

El flujo turbulento ocurre cuando el número de Reynolds es mayor que 4000.

1. DIFERENCIAS ENTRE FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO

METODOLOGIA DE LA PRÁCTICA

Materiales y Equipo    

Aparato de Reynolds Tubos piezométricos Válvula para regular el caudal Colorante (azul)

Procedimiento      



 



Medir el diámetro interno del tubo de vidrio. Establecer un caudal lo más bajo posible. Abrir la válvula que permite el paso del colorante a través del tubo de observación. Medir la temperatura. Aforar el caudal. Incrementar lentamente el caudal, y una vez estabilizado el flujo aforar el nuevo caudal. Observar el cambio de régimen del flujo. Incrementar nuevamente el caudal, aforarlo y anotar como se va modificando la línea coloreada. Repetir para varios

caudales y estados del régimen de flujo. Anotar los resultados. Determinar la velocidad y la viscosidad del fluido, y encuentre el número de Reynolds para cada caudal aforado. Analice los resultaos obtenidos.

Cálculos  

Temperatura Agua: 26°c Viscosidad cinemática a 26°c = v =0,873 x 10−6

 

m2 s

Diámetros: 1: Ø 18,2mm, 2: Ø 18,6mm, 3: Ø 22,6mm Radio: 1: 0,0091m, 2: 0,0093m, 3: 0,0113m

A 1=π ×0,00912 m=2,6 x 10−4 A 2=π ×0,00932 m=2,7 x 10−4 2

−4

A 3=π ×0,0113 m=4 x 10

Ø (m) 0,0182 0,0186 0,0182 0,0186 0,0226 0,0226 0,0186 0,0182

A (m2) 2,6x10-4 2,7x10-4 2,6x10-4 2,7x10-4 4x10-4 4x10-4 2,7x10-4 2,6x10-4

Q (LPM) 2 2 5 5 5 6,5 6,5 6,5

Q (m3/s)

V (m/s)

Re

3,3x10-5 3,3x10-5 8,3x10-5 8,3x10-5 8,3x10-5 1,08x10-4 1,08x10-4 1,08x10-4

1,27x10-1 1,22x10-1 3,2x10-1 3,08x10-1 2,08x10-1 2,7x10-1 4x10-1 4,15x10-1

2648 2599 6671 6562 5385 6989 8522 8652

Ins. visual Lam Lam Lam Turb Lam Turb Turb Turb

Ins. Real Trans Trans Turb Turb Turb Turb Turb Turb

Reg. Cam Cam Cam O.k Cam O.k O.k O.k

Q=VA → V = 

V=

Q A

−4



3,3 ×10−5 m3 /s 2,6 ×10−4 m2

V=

3

1,08 ×10 m /s 2,6 ×10−4 m2

V =4,15 x 10−1 m/ seg

V =1,27 x 10−1 m/seg



3,3 ×10−5 m 3 /s V= 2,7 ×10−4 m 2 −1

ℜ=

V =1,22 x 10 m/seg −5





3

8,33 ×10 m /s V= −4 2 2,6 ×10 m

Calculemos el número de Reynolds (Re) V . D 1,27 x 10−1 m/s x 0.0182 m = v 0,873 x 10−6 m2 / s

ℜ=2648

V =3,2 x 10−1 m/seg −1

ℜ= 

V=

8,33 ×10−5 m 3 /s 2,7 ×10−4 m 2

1,22 x 10 m/s x 0.0186 m −6 2 0,873 x 10 m / s

ℜ=2599

V =3,08 x 10−1 m/seg

−5



V=

3

8.33 ×10 m /s −4 2 4 ×10 m



3,2 x 10−1 m/s x 0.0182m 0,873 x 10−6 m2 /s

ℜ=6671

V =2,08 x 10−1 m/seg

V=

ℜ=

1,08 ×10−4 m 3 / s 4 ×10−4 m 2

ℜ=

3,08 x 10−1 m/s x 0.0 186 m 0,873 x 10−6 m2 / s

V =2,7 x 10−1 m/ seg ℜ=6562 −4



V=

3

1,08 ×10 m / s −4 2 2,7 ×10 m

V =4 x 10−1 m/seg

−1

2,08 x 10 m/s x 0.0226 m ℜ= 0,873 x 10−6 m2 / s ℜ=5385

ℜ=8522 −1

ℜ=

2,7 x 10 m/s x 0,0226 m −6 2 0,873 x 10 m /s

ℜ=6989

ℜ=

4,15 x 10−1 m/ s x 0,0182 m 0,873 x 10−6 m 2 /s

ℜ=8652 −1

ℜ=

4 x 10 m/s x 0,0186 m −6 2 0,873 x 10 m /s

CONCLUCIONES



 



El flujo laminar se observa en bajas velocidades del fluido, mientras que el flujo turbulento se observa en altas velocidades del fluido. La turbulencia se origina como una inestabilidad de flujos laminares. Los resultados obtenidos coinciden a la perfección con las observaciones realizadas durante la práctica, donde una delgada línea de violeta en el tubo denotaba un flujo laminar, mientras que los vórtices de violeta indicaban un régimen turbulento. Como era de esperarse, al aumentar la velocidad de flujo

se pasa de un régimen laminar a uno turbulento, y como consecuencia aumenta el número de Reynolds y se observa la formación de vórtices.

BIBLIOGRAFIA  

 

http://www.civil.frba.utn.edu.ar/ Materias/hidraulica/archivos/ta blas_graficos.pdf http://www.academia.edu/7129 909/Viscosidad_din %C3%A1mica_del_agua_l %C3%ADquida_a_varias_tem peraturas http://tarwi.lamolina.edu.pe/~ds a/Reynold.htm http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisi ca/fluidos/dinamica/reynolds/re ynolds.htm