Informe 1 - Cuba de Reynolds

8/11/2019 Informe 1 - Cuba de Reynolds

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2104CUBA DE REYNOLDS

LABORATORIO DEINGENIERIA I

Profesor:

Ing. Jorge Lpez

Integrantes:

1. Obando Moreno, Laura Fabiola

2. Olaya Gil, Clarita Fiorella

3. Paucar Blaz, Sasha Vanessa

4. Ponce Ponce, Karen Lizbeth5. Quispe Martnez, Martha Olivia

6. Ve a Ve a, Elizabeth


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CUBA DE REYNOLDS

I. INTRODUCCION

Un fluido en reposo, la nica propiedad significativa es la masa de dicho fluido.

Contrariamente con lo que sucede con los slidos, las partculas de un fluido en

movimiento pueden tener diferentes velocidades y estn sujetos a distintas aceleraciones.

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES QUE SE APLICAN A TODO FLUIDO SON:

a) Principio de la conservacin de la materia, a partir de la cual se establecer la

ecuacin de la continuidad.

b) Principio de la energa cintica a partir de la cual se reduce ciertas ecuaciones

aplicables a los fluidos.

c) Principio de continuidad de movimiento, a partir de la cual se reduce ciertas

ecuaciones aplicables que nos permite calcular las fuerzas dinmicas ejercidas por los

fluidos en movimiento.

II. OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES

Caracterizar a un fluido en sistemas cerrados

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Observar y comprobar el comportamiento de un fluido liquido, a nivel de laboratorio,as tambin, compararlo con el fluido obtenido con el numero de Reynolds

Determinar el nmero de Reynolds

Observar y comprobar el comportamiento de un fluido laminar y turbulento.

Proyectar estos principios aqu observados a cualquier necesidad que la industria

nos lo exija.

III. MARCO TEORICO

La distincin entre un flujo laminar y turbulento, se encontr por primera vez, en

la clsica experiencia de Reynolds, dada a conocer en 1883.

COMPORTAMIENTO DE UN FLUIDO

En particular es lo que se refiere a las prdidas de energa, depende de que el

fluido sea laminar o turbulento, por esta razn, se necesita un medio para predecir el

tipo de flujo sin tener que observarlo en realidad. Ms aun la observacin directa esimposible para fluidos que van por tubos opacos. Se demuestra en forma experimental


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y se verifica de modo analtico, que el carcter de un fluido en un tubo redondo

depende de 4 variables:

- La densidad de un fluido

- La viscosidad

- El dimetro del tubo- La velocidad promedio del flujo

NMERO DE REYNOLDS

Fue el primero en demostrar que es posible pronosticar el flujo laminar o

turbulento si se conoce la magnitud de un numero dimensional, al que hoy se le

denomina numero de Reynolds.

El nmero de Reynolds es la relacin de la fuerza de la inercia sobre un elemento de un

fluido a la fuerza viscosa. La fuerza de inercia. La fuerza de inercia se desarrolla a parir

de la segunda ley de del movimiento de newton (F=m.k), la fuerza viscosa se relaciona

con el producto del esfuerzo cortante por el rea. Entonces el nmero de Reynolds, se

puede determinar de la siguiente manera:

Donde:

D: Dimetro

: Velocidad

: Densidad

: Viscosidad dinmica

V: Viscosidad cinemtica


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Aqu denotamos algunas unidades requeridas:

CANTIDAD UNIDADES EN SI UNIDADES

TRADICONALES

velocidad Dimetro

Densidad o N.

Viscosidad dinmica N.s/ o Pa.s

Viscosidad cinemtica

El aparato utilizado por Reynolds se representa en la figura 1 aqu en un tanque de

vidrio lleno de agua, se sumerge en un tubo horizontal de vidrio, mediante, una

vlvula, se hace circular a travs de un tubo, un flujo controlado de agua la entrada de

un tubo esta ensanchado, mediante un dispositivo adecuado, se introduce en la

corriente de agua a la entrada, un filamento de agua coloreado procedente de un

frasco situado en la parte superior.

Este esquema se realiz con el programa Autocad y se adjunta con este informe.


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TIPOS DE FLUJOS

FLUJO LAMINAR:

Aqu el movimiento de fluido es ordenado, se mueve en lminas paralelos sin

mezclarse. Se da para valores de Re


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IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL(TEORICO):

- Llenar la cuba con agua hasta que permanezca constante a una determinada altura.

- Preparar el tinte en su propio recipiente

- Abrir la vlvula de descarga en su primera posicin

- Abrir la vlvula del colorante para observar el fluido y el tipo de flujo

- Tomar el volumen de agua en la probeta graduada a un tiempo determinado por 2

veces y obtener un promedio.

V. MATERIALES Y REACTIVOS

Cuba de Reynolds

Cronometro

Probeta

Agua y Fluorescena sdica

VI. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL(PRACTICO)

Al iniciar con esta experiencia, primero tenemos que verificar que el nivel del tanque est

equilibrado en ambos lados. Procedemos a abrir la vlvula de entrada y salida del agua, de

tal manera que ambos compartimientos del tanque presente el mismo nivel.

Ya nivelado los dos compartimientos se libera el colorante de fluorescena para que as

fluya a travs del tubo transparente.

Este flujo es regulado por una pequea vlvula y a la salida se coloca una probeta para

medir el volumen en un determinado tiempo, con lo cual se obtiene el caudal para luego

hallar la velocidad; posteriormente se ingresa toda la frmula del nmero de Reynolds, la

cual depende del dimetro de la tubera, la velocidad, y la viscosidad cinemtica (), que en

este caso es la del agua.


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OBSERVACIONES:

En la experiencia observamos que al momento de abrir la vlvula del colorante

visualizamos que el agua est compuesta por partculas.

En la primera marca observamos la formacin de una lnea coloreada.

Al abrir la llave a la segunda marca observamos que el colorante se desplazaba

mas desordenado. Al inicio se observaba que el colorante se desplazaba en el

tubo transparente como un hilo no muy delgado formando pequeas ondas.

Al abrir en la tercera marca el colorante se dispersaba en toda el rea de la

tubera transparente y se formaban varias ondas que se entrecruzaban entre s.


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En la cuarta marca ya observamos la formacin de ondas senoidales, por lo quecaracterizamos un flujo turbulento.


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VII. DATOS EXPERIMENTALES

Abertura Vol(ml) Tiempo(s) V(m3/s) NR Comentarios

1ra Marca 200 30.98 6.46*10-6 658.0767

Flujo

laminar, se

observa una

lnea

2da Marca 200 8.15 24.54*10-6 2483.31

Flujo en

transicin,

se forman

ligeramente

ondas

3ra Marca 225 4.79 47.47*10-6 4842.45

Flujo

turbulento,

se forman

ondas

senoidales

4ta Marca 208 4.14 50.18*10-6 5090.78

Flujo

turbulento,

se forman

ondas

senoidales


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VIII. CLCULOS

TABLA DE DATOS DEL AGUA

TEMPERATURA 220 C

VISCOSIDAD 1.005*10-3Kg/ms.

DENSIDAD 998.29Kg/m3

DIMETRO 1.25cm

TABLAS DE LAS EXPERIENCIAS:

En la tabla de datos experimentales hallamos el flujo volumtrico y la velocidad con

las siguientes ecuaciones:

()

() , para el flujo volumtrico

,para la velocidad lineal

Luego comenzamos a calcular el nmero de Reynolds para cada abertura de la llave

con la siguiente frmula:

Donde:

: Densidad del agua

: Velocidad

: Dimetro de la tubera de vidrio


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Pero:

Luego:

CONCLUSIONES

Se observo que a medida se abra la vlvula de control de la salida de agua

aumentaba el caudal y por tanto el numero de Reynolds

Se comprob que la turbulencia iba en aumento a medida que el caudal creca

IX. PROBLEMAS

1. A travs de una tubera de acero circula agua a 25C. El dimetro nominal de la tubera

cdula 40 es de 2pulgadas con una longitud de 125 m y transporta un caudal de 189

l/min. Calcule el nmero de Reynolds.

SOLUCION

-Formula de Reynolds

,

-Hallamos la velocidad

De tablas D=2 pul cedula 40

D(interno)=5.25cm


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(

)

()()

-Hallamos el nmero de Reynolds

Datos:

()

()

()()()

El flujo es turbulento

2. Determine el rango de velocidad promedio donde el flujo estara en la regin crtica, si

aceite con especificacin SAE 10 a 60C fluyera por una tubera de 2 pulg cdula 40. El

aceite tiene una gravedad especfica de 0.89

SOLUCION

El flujo etaria en la regin crtica si 2000


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3 3(7.05 10 )(2 10 ) 14.1 /x x pie s

Para NR=4000, se tiene:

3 3(7.05 10 )(4 10 ) 28.2 /x x pie s

Por tanto, si 14.1 <


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X. RECOMENDACIN

Al medir el volumen y el tiempo debemos ser muy precisos para obtener datos

exactos sobre el caudal volumtrico

Ser agudamente observadores al momento de determinar el tipo de rgimen de

flujo

XI. BIBLIOGRAFIA

Daz Crdova Zoila. MANUAL DE PRACTICAS DE LABORATORIO. una 1998

Robert L. Mott, MECANICA DE FLUIDOS. sexta edicin

Antonio Valiente Barderas , PROBLEMA DE FLUJO DE FLUIDOS

Mataix Claudio, MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS HIDRAULICAS. editorial

harla harper.

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