informe 1 - cuba de reynolds
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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.