Mecánica

Física. Fluidos. Flujo. Reynords. Método. Densidad. Hidráulica

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  • País: Chile Chile
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DETERMINACION DEL METODO

DE REYNORDS

INTRODUCCION

Un fluido puede presentar distintos tipos de flujos que pueden existir en un recipiente con agua y tinta la cual permite así diferenciar un flujo de otro, y esa diferencia se ve a medida que se cambian las velocidades.

Para determinar los tipos de flujos se debe tomar el tiempo y el volumen del fluido y así poder calcular el n° de Reynolds, este número es adimensional y puede ser calculado para cada conducción recorrida por un determinado fluido y es el producto de la velocidad, la densidad del fluido y el diámetro de la tubería dividido entre la viscosidad del fluido.

OBJETIVOS:

Nuestro primer objetivo es clasificar visualmente el tipo de flujo según la trayectoria que sigue la tinta producto de la velocidad del fluido (agua).

El segundo objetivo es aprender a identificar visualmente el tipo de flujo (laminar, transición, turbulento) y comprobarlo mediante la determinación del Reynolds.

En el dibujo se observa como será montada la experiencia

'Mecánica'

.

Por la tubería fluye agua, cuyo flujo se controla desde A. Por el tubo B fluye tinta desde C. El caudal se determina volumétricamente, conocido el diámetro se determina la velocidad media en la conducción.

TOMA DE DATOS:

Los datos se obtuvieron midiendo el volumen del líquido que caía en la probeta hasta un tiempo determinado.

Volumen (x 10 ³) (m³)

Tiempo (seg.)

1

0.075

10.1

2

0.075

4.9

3

0.135

3.5

4

0.195

3.3

5

0.22

2.8

6

0.215

2.8

7

0.31

3.6

Ahora para determinar Reynolds debemos calcular Q (caudal) y la velocidad (V) con las siguientes ecuaciones:

Q = Volumen ! V = Q ; donde A es el área de la tubería

Tiempo A

Entonces Reynolds es Re = V x diámetro



CALCULOS:

(1)

0.075x10 ³ (m³) 7,42x10 6 (m³/seg.) Q1= V1=

10.1 (seg.) 1.53x10 4 (m²)

Q1= 7,42x10 6 (m³/seg.) V1= 0.048 (m/seg.)

0.048 (m/seg.) x 0.014(m)

Re1= = 435

1.542x10 6 (m²/seg.)

(2)

0.075x10 ³ (m³) 1.53x10 5 (m³/seg.)

Q2= V2=

4.9 (seg.) 1.53x10 4 (m²)

Q2= 1.53x10-5 (m³/seg.) V2= 0.1 (m/seg.)

0.1 (m/seg.)x 0.014(m)

Re2= = 907

1.542x10 6 (m²/seg.)

(3)

0.135x10 ³ (m³) 3.85x10 5 (m³/seg.)

Q3= V3=

3.5 (seg.) 1.53x10 4 (m²)

Q3= 3.85x10 5 (m³/seg.) V3= 0.25 (m/seg.)

0.25(m/seg) x 0.014 (m)

Re3= = 2269

1.542x10 6 (m²/seg.)

(4)

0.195x10 ³ (m³) 5.90x10 5 (m³/seg.)

Q4= V4=

3.3 (seg.) 1.53x10 4 (m²)

Q4= 5.90x10 5 (m³/seg.) V4= 0.38 (m/seg.)

0.38(m/seg.)x0.014 (m)

Re4= = 3450

1.542x10 6 (m²/seg.)

(5)

0.22x10 ³ (m³) 7.85x10 5 (m³/seg)

Q5= V5=

2.8 (seg.) 1.53x10 4 (m²)

Q5= 7.85x10 5 (m³/seg.) V5= 0.51 (m/seg.)

0.51(m/seg)x0.014 (m)

Re5= = 4630

1.542x10 6 (m²/seg)

(6)

0.215x10 ³ (m³) 7.67x10 5 (m³/seg)

Q6= V6=

2.8 (seg.) 1.53x10 4 (m²)

Q6= 7.67x10 5 (m³/seg.) V6= 0.501(m/seg.)

0.501(m/seg) x 0.014 (m)

Re6= = 4548

1.542x10 6 (m²/seg)

(7)

0.31x10 ³ (m³) 8.61x10 5 (m³/seg)

Q7= V7=

3.6 (seg.) 1.53x10 4 (m²)

Q7= 8.61x10 5 (m³/seg.) V7= 0.56 (m/seg.)

0.56(m/seg) x 0.014 (m)

Re7= = 5084

1.542x10 6 (m²/seg)

TABULACION DE DATOS Y RESULTADOS:

Volumen (x 10 ³) (m³)

Tiempo (seg.)

Caudal

(m³/seg.)

Velocidad

(m/seg.)

Re

Flujo

1

0.075

10.1

7,42x10 6

0.048

435

Laminar

2

0.075

4.9

1.53x10-5

0.1

907

Laminar

3

0.135

3.5

3.85x10 5

0.25

2269

Transición

4

0.195

3.3

5.90x10 5

0.38

3056

Transición

5

0.22

2.8

7.85x10 5

0.51

4630

Turbulento

6

0.215

2.8

7.67x10 5

0.501

4548

Turbulento

7

0.31

3.6

8.61x10 5

0.56

5084

Turbulento

Utilizando los datos obtenidos se pudo obtener la siguiente grafica:

ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS:

  • Se puede observar de la grafica que la velocidad (V) es directamente proporcional con Reynolds (Re).

  • Como Reynolds es una ecuación lineal, la grafica nos dará una recta

  • También se puede observar que hay algunos puntos que quedan casi fuera de la recta, esto se debe a algún error en la toma de datos el cual debió influir al realizar la grafica.

CONCLUSIONES:

  • Con el experimento se pudo deducir que a velocidades bajas las partículas de fluidos se movían en capas paralelas, deslizándose a lo largo de láminas adyacentes sin mezclarse. Este régimen se llama flujo laminar. Y el régimen cuando hay mezcla se llama flujo turbulento.

  • Además se pudo ver que si Re es menor o igual a 2000 se trata de un flujo laminar, si Re es menor que 2000 y menor o igual que 4000 se habla de flujo de transición, y si fuera Re mayor que 4000 es definitivamente flujo turbulento.

  • Se observo que si por la rugosidad de la tubería o por cualquier otro obstáculo, se perturba el flujo, estas se amortiguan rápidamente por la acción viscosa y corriente abajo del flujo se hacía uniforme nuevamente

  • De acuerdo con la expresión del número de Reynolds, cuanto más elevada sea la viscosidad de un fluido mayor podrá ser el diámetro de la tubería sin que el flujo deje de ser laminar, puesto que las densidades de los líquidos son casi todas del mismo orden de magnitud.

BIBLIOGRAFIA:

Collett - Hope ; mediciones de ingeniería

Schaun ; mecánica de los fluidos e hidráulica

R.B.Bird ; Fenómeno de transportes I