LABORATORIO # 2

INFORME LABORATORIO 2 “Numero de Reynolds”

INTRODUCCIÓN

Este laboratorio se realizó con el fin de calcular el Número de Reynolds para un sistema de flujo y observar el cambio de régimen con ayuda de una tinta disuelta en el agua, demostrar el experimento de Osborn Reynolds y determinar los Números de Reynolds para flujos laminares y turbulentos.

MARCO TEORICO

El número de Reynolds (Re) es un parámetro adimensional cuyo valor indica si el flujo sigue un modelo laminar o turbulento.

El número de Reynolds depende de la velocidad del fluido, del diámetro de tubería, o diámetro equivalente si la conducción no es circular, y de la viscosidad cinemática o en su defecto densidad y viscosidad dinámica.

En una tubería circular se considera:
• Re < 2300 El flujo sigue un comportamiento laminar.
• 2300 < Re < 4000 Zona de transición de laminar a turbulento.
• Re > 4000 El fluido es turbulento.

La determinación del número de Reynolds está dada por las siguientes ecuaciones:

                 

Donde:

MATERIALES Y PROCEDIMIENTOS

Para la realización de esta práctica se utilizaron los siguientes materiales: un módulo básico Gunt HM 150, una jarra aforada y un cronometro.

Para ello se llevó a cabo el siguiente procedimiento:

1° - Instalar el Módulo HM 150.18 sobre Módulo Básico HM 150, conectando la manguera de salida de la bomba en la tubería de empalme N° 12, y la manguera de salida del módulo a un desagüe, de tal manera que no se tiña el agua del depósito de la bomba.

2° -  Cerrar la válvula de salida de la bomba, la válvula N° 11 y la válvula N° 1, de salida del módulo.

3° -  Manteniendo cerrada la válvula N° 7, llenar con tinta el depósito N° 8.

4° - Poner en funcionamiento la bomba, abriendo lentamente la válvula de salida de la misma. Abrir un poco la válvula N° 11, con lo cual el agua sube por el tubo rebosadero N° 10 hasta el depósito de reserva N° 9, llenando enseguida el tubo N° 3.

5° -  Abrir un poco la válvula de salida N° 1, regulando un flujo tal que se mantenga un nivel constante en el depósito N° 9, manipulando también la válvula N° 11. No debe permitirse que se llene completamente el depósito, ni que se suspenda el flujo hacia la pieza de salida N° 5.

6° - Medir con la jarra aforada el mayor volumen de agua que pueda medirse con precisión, tomando el tiempo con el cronómetro suministrado, con el fin de determinar el caudal empleado. Anotar en la planilla los datos de volumen y tiempo.

7° - Abrir ligeramente la válvula N° 7, del depósito de tinta, de tal manera que se observe la entrada de la tinta a la corriente de agua en el tubo N° 3.

8° - Si el flujo es laminar, se observará una línea de tinta recta, que no se mezcla con el agua. Cerrar inmediatamente la válvula N° 7, del depósito de tinta. Anotar en la planilla cómo se observa el régimen.

9° - Regular nuevamente un caudal un poco mayor, repitiendo los Pasos 5, 6 y 7.

10° - Deben hacerse varios ensayos cambiando el caudal, de tal manera que se vaya incrementando el Número de Reynolds, observando cuándo se consigue la transición de régimen laminar a régimen turbulento.

A continuación se presenta la descripción del equipo el cual presenta un tubo de ensayo con sus respectivas válvulas de entrada y salida de fluido además del tanque de colorante (azul de metileno) el cual permitía la identificación del tipo de flujo que se estaba llevando a cabo como es el caso de flujo laminar, transitorio o turbulento, además de que sabiendo cómo deberían verse a simple vista los diferentes regímenes se pudo hacer el manejo de válvulas para encontrar el caudal necesario a la entrada y la salida en el caso de flujo laminar tenía que ser el mismo en ambos puntos, mientras que con el régimen transitorio y turbulento se podía variar cualquiera de los dos para obtener un dato adecuado con respecto a la práctica.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

  

                                      RÉGIMEN LAMINAR                            RÉGIMEN TURBULENTO

Después de la toma de datos se obtuvieron los siguientes resultados:

Viscosidad cinemática, ʋ = 1.08 x 10^-6   m² / s.

Diámetro = 11 mm = 0,011 m       

Régimen	Volumen (ml)	Tiempo (seg)	Caudal (ml/s)	Caudal (m3/s)	Velocidad (m/s)	Reynolds
Laminar	100	22,31	4,48	4,48x10- 6	0,047	515,97
Transición	390	25,27	15,43	1,543x10-5	0,16	1756,49
Turbulento	430	25,47	16,88	1,688x10-5	0,18	1976,05

CONCLUSIONES

Ø  Al hacer los cálculos en cada uno de los flujos el número de Reynolds es de régimen laminar arrojando valores menores a 2300 que es lo establecido para flujo laminar, esto quiere decir que pudo fallar la toma de datos o la forma en como esta calibrado el equipo en el caso del flujo transitorio y flujo turbulento a pesar de que al observa el comportamiento de líquido se podía evidenciar los cambios de flujo

Ø  El experimento se pudo demostrar gracias al manejo de válvulas llevado a cabo permitiendo así la variación de caudal lo cual daba pie para llevar a cabo una lectura con respeto al caudal, velocidad y flujo que estaba transitando en cada uno de los momento.

REFERENCIAS

ANÓNIMO. Numero de Reynolds. Consultado en http://www.valvias.com/numero-de-reynolds.php

ENLACE EXTERNO (YOUTUBE)

https://www.youtube.com/watch?v=kltln8mg-2Y&t=26s