• Author / Uploaded
• CINDY MILENA JIMÉNEZ RACERO

Citation preview

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA JULIO GARAVITO PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO DE HIDRÁULICA DE SISTEMAS A PRESIÓN PREINFORME EXPERIMENTO DE REYNOLDS

GRUPO 11

PRESENTADO A: ING. MONICA VARGAS

18 DE SEPTIEMBRE DEL 2020 BOGOTA D.C 1

Tabla de contenido 1. Objetivos ………………………………………………………………………………… 3 1.1. Objetivo general 1.2. Objetivos específicos 2. Marco teórico …………………………………………………………………………….4 3. Tabla para recopilar datos …………………………………………………………….. 6 4. Metodología ………………………………………………………………………………7 5. Referencias ……………………………………………………………………………… 8

2

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: Analizar el flujo en una tubería a través del experimento de Reynolds, el cual utiliza la inyección de tinta.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:  Clasificar el flujo mediante la inyección de tinta.  Analizar la variación del número de Reynolds.  Determinar los límites y número de Reynolds a medida que aumenta el caudal.  Determinar la relación de proporcionalidad entre la pendiente de la línea de energía y la velocidad.  Analizar la pendiente obtenida, de forma analítica y experimental, mediante la fórmula de HazenPoiseuille.

3

MARCO TEÓRICO La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a las deformaciones graduales producidas por tensiones cortantes o tensiones de tracción, la viscosidad es una propiedad física característica de todos los fluidos, la cual emerge de las colisiones entre las partículas del fluido que se mueven a diferentes velocidades, provocando una resistencia a su movimiento. Por ejemplo, la miel tiene una viscosidad mucho mayor que el agua. “Para estudiar el problema de la resistencia de flujo resulta necesario volver a la clasificación de los flujos y considerar las grandes diferencias de comportamiento entre el flujo laminar y el flujo turbulento” (Hidráulica experimental, 2009, p. 69) En la dinámica de fluidos, el flujo laminar se caracteriza por trayectorias suaves o regulares de partículas del fluido, en contraste con el flujo turbulento, que se caracteriza por el movimiento irregular de las partículas del fluido. El fluido fluye en capas paralelas (con una mezcla lateral mínima), sin interrupción entre las capas. Por lo tanto, el flujo laminar también se conoce como flujo aerodinámico o flujo viscoso. “El número de Reynolds señala la naturaleza del flujo laminar o turbulento y su disposición relativa sobre una escala que indica la importancia relativa de las tendencias de turbulento a laminar” (Hidráulica experimental, 2009, p. 70) Osborne Reynolds estudio ecuaciones generales que incluyen la viscosidad, teniendo en cuenta esfuerzos cortantes, resultando ecuaciones diferenciales parciales no lineales cuyas soluciones no se han obtenido, llegando a determinar cuándo dos situaciones de flujo diferentes serian semejantes, en ese caso se puede decir que hay dos casos de flujo dinámicamente similares cuando: 1. Son geométricamente análogos, es decir, existe una relación constante entre las dimensiones lineales correspondientes 2. Las líneas de corriente correspondientes son geométricamente semejantes o las presiones en puntos correspondientes tienen una relación constante. Para dos flujos geométricamente semejantes, Reynolds dedujo que serían dinámicamente similares si las ecuaciones diferenciales generales que describen su flujo son idénticas. Reynolds NR=

encontró

que

el

grupo

adimensional

ʋρ µ Formula 1 Número de Reynolds

4

Donde: ʋ=Velocidad caracteristicaρ=Densidad de lamasa µ=Viscocidad Experimento de Reynolds Se hizo un montaje de un tubo de vidrio horizontal con un extremo acampanado a dentro de un tanque y con una válvula en el extremo opuesto. En el extremo superior se colocó un inyector de tinta de tal manera que la tinta generara una corriente fina, al realizar este experimento con diferentes caudales se observó lo siguiente:  A caudales bajos la tinta no se mezcla lo que refleja un flujo “laminar”.  A caudales intermedios la tinta empieza a tener un comportamiento sinusoidal.  A caudales altos se presenta una mezcla agua-tinta y aguas arriba la tinta se vuelve inestable.  -A caudales muy altos hay una mezcla agua-tinta en la mayor parte del tubo, y aguas muy arriba (cerca a la entrada) la tinta se estabiliza. Gracias a estas observaciones se llegó a las siguientes conclusiones: Flujo Laminar - la tinta no se mezcla - el fluido se mueve en capas sin intercambio entre ellas. Flujo Turbulento -Tinta se mezcla completamente. -se presenta intercambio de fluido entre capas que se mueven a distinta velocidad. Flujo en Transición - Cuando la tinta comienza a comportarse de formula sinusoidal.

5

TABLA PARA RECOPILAR DATOS V(ml)

t (s)

Piezómetro (cm)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

6

METODOLOGÍA El experimento se efectúa en dos partes, en la primera parte se inicia con la válvula completamente cerrada y se va abriendo lentamente hasta alcanzar el caudal máximo posible; en la segunda parte se realiza el proceso inverso, es decir, se parte de la válvula abierta y se va cerrando lentamente hasta alcanzar el mínimo caudal posible. Para cada parte se realiza el siguiente proceso: 1. Llenar el tanque de alimentación del sistema garantizando que durante el experimento su nivel sea constante. 2. Determinar la temperatura del agua. 3. Tanto para flujos laminares como flujos turbulentos realizar inyecciones de tinta para poder observar la trayectoria de las partículas. 4. Identificar el valor que representa el límite entre el flujo laminar y turbulento. Luego, con este límite identificado, medir el caudal correspondiente a esta condición y la pendiente de la línea de energía. Realizar esta medida cinco veces partiendo de la válvula cerrada y otras cinco veces partiendo de la válvula abierta. 5. Partiendo de la válvula totalmente abierta, en uno de los ensayos, tomar mínimo diez caudales diferentes durante el proceso de cierre y mediante los tubos piezométricos determinar la pendiente de la línea piezométrica en cada caso.

7



REFERENCIAS Rodríguez Díaz, H., Hidráulica experimental. Bogotá D.C. 2000: Escuela Colombiana De Ingeniería Julio Garavito.

8