COMPUESTOS DEL VANADIO

Prof.: Vilchez Prez Cuba de Reynolds

Universidad Nacional del Callao

INTRODUCCION

El conocimiento de la estructura interna del flujo de un fluido en movimiento es importante, por que permite clasificarlo para ser estudiado detalladamente, definindolo en forma cuantitativa. Para definir el tipo de flujo en forma cuantitativa, se debe tener presente el nmero de Reynolds.

El anlisis de tales flujos es importante en los muchos casos en que el fluido se debe transportar de un lugar a otro. Por ejemplo, para determinar las necesidades del bombeo en un sistema de abastecimiento de agua, deben calcularse las cadas de presin ocasionadas por el rozamiento en las tuberas.

Un estudio semejante se lleva a cabo para determinar el flujo de salida de un recipiente por un tubo por una red tuberas.

OBJETIVOS

Visualizar los distintos regimenes de flujo en una tubera

Determinar los nmeros de Reynolds correspondientes a los regimenes de flujo visualizados

MARCO TERICO

FLUJOS INCOMPRESIBLES ESTACIONARIO EN CONDUCTOS A PRESINEstos flujos cumplen el llamado teorema de Bernoulli, enunciado por el matemtico y cientfico suizo Daniel Bernoulli. El teorema afirma que la energa mecnica total de un flujo incompresible y no viscoso (sin rozamiento) es constante a lo largo de una lnea de corriente. Las lneas de corriente son lneas de flujo imaginarias que siempre son paralelas a la direccin del flujo en cada punto, y en el caso de flujo uniforme coinciden con la trayectoria de las partculas individuales de fluido. El teorema de Bernoulli implica una relacin entre los efectos de la presin, la velocidad y la gravedad, e indica que la velocidad aumenta cuando la presin disminuye. Para el autor John Muller: "Este principio es importante para la medida de flujos, y tambin puede emplearse para predecir la fuerza de sustentacin de un ala en vuelo.

FLUJO DE UN FLUIDO REALLos problemas de flujos de fluidos reales son mucho ms complejos que el los fluidos ideales, debido a los fenmenos causados por la existencia de la viscosidad.

La viscosidad introduce resistencias al movimiento, al causar, entre las partculas del fluido y entre stas y las paredes limtrofes, fuerzas de corte o de friccin que se oponen al movimiento; para que el flujo tenga lugar, debe realizarse trabajo contra estas fuerzas resistentes, y durante el proceso parte de la energa se convierte en calor.

La inclusin de la viscosidad permite tambin la posibilidad de dos regmenes de flujo permanente diferente y con frecuencia situaciones de flujo completamente diferentes a los que se producen en un fluido ideal. Tambin los efectos de viscosidad sobre el perfil de velocidades, invalidan la suposicin de la distribucin uniforme de velocidades.Reynolds estudi las caractersticas de flujo de los fluidos inyectando un trazador dentro de un lquido que flua por una tubera. A velocidades bajas del lquido, el trazador se mueve linealmente en la direccin axial. Sin embargo a mayores velocidades, las lneas del flujo del fluido se desorganizan y el trazador se dispersa rpidamente despus de su inyeccin en el lquido. El flujo lineal se denomina Laminar y el flujo errtico obtenido a mayores velocidades del lquido se denomina Turbulento

Las caractersticas que condicionan el flujo laminar dependen de las propiedades del lquido y de las dimensiones del flujo. Conforme aumenta el flujo msico aumenta las fuerzas del momento o inercia, las cuales son contrarrestadas por la por la friccin o fuerzas viscosas dentro del lquido que fluye. Cuando estas fuerzas opuestas alcanzan un cierto equilibrio se producen cambios en las caractersticas del flujo. En base a los experimentos realizados por Reynolds en 1874 se concluy que las fuerzas del momento son funcin de la densidad, del dimetro de la tubera y de la velocidad media. Adems, la friccin o fuerza viscosa depende de la viscosidad del lquido. Segn dicho anlisis, el Nmero de Reynolds se defini como la relacin existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas (o de rozamiento).

Donde: V es velocidad promedio del fluido, densidad, D dimetro del conducto, viscosidad dinmica del fluido a temperatura ambienteEste nmero es adimensional y puede utilizarse para definir las caractersticas del flujo dentro de una tubera.

El nmero de Reynolds proporciona una indicacin de la prdida de energa causada por efectos viscosos. Observando la ecuacin anterior, cuando las fuerzas viscosas tienen un efecto dominante en la prdida de energa, el nmero de Reynolds es pequeo y el flujo se encuentra en el rgimen laminar. Si el Nmero de Reynolds es 2100 o menor el flujo ser laminar. Un nmero de Reynold mayor de 10 000 indican que las fuerzas viscosas influyen poco en la prdida de energa y el flujo es turbulento.Flujo laminar: En el flujo laminar el gradiente de velocidades es diferente de cero. El perfil de velocidad es una curva de forma suave y el fluido se mueve a lo largo de lneas de corriente de aspecto aislado. El flujo se denomina laminar porque aparece como una serie de capas delgadas de fluido (lminas) que se deslizan unas sobre otras. En el flujo laminar las partculas de fluido se mueven a lo largo de las lneas de corriente fijas y no se desplazan de una a otra. El concepto de friccin en el fluido es una analoga adecuada para el esfuerzo cortante ms an es realmente el resultado de una transferencia de momento molecular, de fuerzas intermoleculares o de ambas cosas.

Flujo turbulento: Se conoce como flujo turbulento al movimiento desordenado de un fluido: Este se caracteriza por fluctuaciones al azar en la velocidad del fluido y por un mezclado intenso. El patrn desordenado de burbujas cercanas a la parte inferior de la pared del canal es el resultado del mezclado del flujo turbulento en esa zona.

Flujo de transicin: El flujo laminar se transforma en turbulento en un proceso conocido como transicin; a medida que asciende el flujo laminar se convierte en inestable por mecanismos que no se comprenden totalmente. Estas inestabilidades crecen y el flujo se hace turbulento.

Nmero de Reynolds crtico superior y Reynolds crtico inferior: Se pueden calcular de acuerdo al flujo que aparezca en la Cuba de Reynolds, depender de si el flujo es turbulento o laminar. Estos nmeros crticos nacen de las relaciones de viscosidad cinemtica, densidad de masa, longitud y velocidad.Se dice:

Si Re < 2000 el flujo es laminar

Si 2000 < Re < 4000 el flujo es de transicionSi Re > 4000 el flujo es turbulentoEQUIPOS Y MATERIALES A UTILIZAR Cuba de Reynolds. Ver figura. Agua, aproximadamente 30 litros. 01 termmetro Tinte colorante (fluorescina sdica o permanganato de potasio) Probeta graduada, de 500 ml.

PASOS A SEGUIR EN LA EXPERIENCIA

1. Nivele el equipo

2. Tome la temperatura de agua y determine el valor de la viscosidad cinemtica utilizando una tabla.

3. Establezca cuidadosamente el nmero de vueltas que da la vlvula de descarga de la tubera de vidrio, desde la posicin de cerrada hasta la posicin de completamente abierta. Calcule y anote el nmero de vueltas que le corresponde a 1/5 de abertura total, y a 2/5, 3/5, 4/5 y 5/5 de la abertura total.

4. Agregue agua en al cuba de Reynolds hasta el nivel mximo del vertedero de rebose. Dejar reposar la masa de agua.

5. Diluya el tinte colorante en aguay virtalo en su recipiente, asegurndose previamente de que la vlvula del depsito de tinta est cerrada.

6. Abra la vlvula de descarga para la primera posicin (1/5 de abertura total). El nivel de agua en la cuba deber permanecer constante, es decir al nivel del rebose del vertedero, para lo cual deber verter en la cuba tanta agua como la que desagua por la vlvula de descarga.

7. Abra la vlvula del depsito de colorante y observe el tipo de flujo. Anote en su tabla de resultados.

8. Mida el tiempo que demora en descargar un volumen de agua (aprox. 500 ml) por la tubera de vidrio. Efecte tres mediciones y anote los resultados en la tabla de datos.

9. Repita los pasos 4 al 8 para las dems posiciones de abertura de la vlvula.

Laminar: lneas paralelas, no se

cruzan ni se bifurcan. Temperatura y

velocidad constantes en cada punto

con t.

Turbulento: lneas formando

remolinos, se cruzan y se bifurcan.

Temperatura y velocidad fluctan en

cada punto con t, en torno a un valor

medio.

PAGE 1