Instituto tecnológico de Mexicali

Laboratorio integral l

Profesor:

Norman E. Rivera Pasos

Practica #3

Integrantes:

Dávalos Rodríguez Aureliano

Mejia Quintanar Stefany

Zuñiga Gamboa Monica Patricia

Salazar Delgado Andrea

Romero Uscanga Alan Enrique

Sanchez Velazquez Alan Michel

Mexicali B.C 03 de Marzo del 2014

Objetivo de la práctica: Observar como el cambio de las variables que dan lugar al cálculo del No. De Reynolds, realmente representan el comportamiento del fluido, como es su velocidad, y su perfil (Laminar, Turbulento)

Marco teórico:

Experimento de Reynolds:

Reynolds buscaba determinar si el movimiento del agua era laminar o turbulento, existen

varias influencias para el orden, como su viscosidad o aglutinamiento, cuando más

glutinoso sea el fluido, menos probable es que el movimiento regular se altere en alguna

ocasión.

Por otro lado tanto la velocidad y el tamaño son favorables a la inestabilidad, cuanto más

ancho sea el canal y más rápida la velocidad mayor es la probabilidad de remolinos. La

condición natural del flujo era, para Reynolds, no el orden sino el desorden; y la viscosidad

es el agente que se encarga de destruir continuamente las perturbaciones.

Una fuerte viscosidad puede contrarrestarse con una gran velocidad. Reynolds bajo el punto

de vista dimensional y con las ecuaciones fundamentales del movimiento comenzó a

resolver dichas dudas.

A presión constante, pensó, las ecuaciones del movimiento de un fluido equilibran el efecto

de inercia, representado por la energía cinética contenida en la unidad de volumen, U2,

con el efecto viscoso, representado por el esfuerzo de Newton, U/c, donde U es la

velocidad media y c una longitud característica de la corriente en estudio (el diámetro del

tubo por ejemplo), dio origen al siguiente parámetro llamado "Número de Reynolds":

Efecto de inercia/Efecto viscoso = U2/(U/c) = Uc/

Material:

Tubo de ABS de 3 pulgadas de diámetro.

2 metros de manguera transparente de ¾ depulg de diámetro

1 Jeringa de 5 ml

Pintura vegetal color azul

Pegamento para ABS

Agua

Tapón para tubo ABS de 3 pulgadas

Llave de tipo bola de ¾

Procedimiento

Con el tapón sellamos un lado del tubo para poder llenarlo con agua, e insertamos la manguera de ¾ a un costado del tubo en la parte inferior, y colocamos la llave a la salida de la manguera

Llenamos el tubo con agua hasta una altura de 5 pies, (1.5 m aprox), abrimos la llave de la manguera para que fluyera el agua, cuando el agua estaba fluyendo inyectamos colorante a un costado de la manguera lo más cercano a la salida del tubo para observar el perfil del flujo, (laminar o turbulento).

Resultados:

𝜈 = 1.007𝑥10−6𝑚2

𝑠

ℎ = 1.524𝑚

𝐷₁ = 0.01905𝑚

𝐷₂ = 0.00635𝑚

𝑄𝑒𝑠𝑝 = 𝐴𝑉

𝑄₁ = 𝜋𝐷₁2

4𝑉

𝑄₂ = 𝜋𝐷₂2

4𝑉

𝑉 = √2𝑔ℎ = √2 (9.81𝑚

𝑠2) (1.524𝑚) = 5.46

𝑚

𝑠

𝑄₁ =𝜋(0.01905𝑚)2

4(5.46

𝑚

𝑠) = 1.55𝑥10−3

𝑚3

𝑠

𝑄₂ =𝜋(0.00635𝑚)2

4(5.46

𝑚

𝑠) = 1.729𝑥10−4

𝑚3

𝑠

𝑅𝑒₁ =𝑉𝐷₁

𝜐=

(5.46𝑚

𝑠) (0.01905𝑚)

1.007𝑥10−6 𝑚2

𝑠

= 103289.97

𝑅𝑒₂ =𝑉𝐷₂

𝜐=

(5.46𝑚

𝑠) (0.00635𝑚)

1.007𝑥10−6 𝑚2

𝑠

= 34429.99

𝑅𝑒 =𝑣𝐷

𝛾

100% 7𝑥10−3𝑚 90° Área

Turbulento 67.5% 4.725𝑥10−3𝑚 75° 1.753𝑥10−5𝑚2

Laminar 11% 7.7𝑥10−4𝑚 10° 4.65𝑥10−7𝑚2

TURBULENTO LAMINAR

1𝑥10−3𝑚3

35.67𝑠= 2.8𝑥10−5 𝑚3

𝑠⁄ 1𝑥10−3𝑚3

120.08𝑠= 8.32𝑥10−6 𝑚3

𝑠⁄

Conclusiones

Pudimos observar como es un perfil de velocidad Laminar y Turbulento y como en esta

práctica dependía solamente del diámetro de salida, lo que nos llevo a la variación del

flujo, y por consiguiente a la variación del No. De Reynolds.

Nota: como la presión que se uso para generar el flujo, fue la presión hidráulica generada

por la gravedad, consideramos una velocidad constante basada en la ecuación de

Torrichelli, para así poder calcular el No. De Reynolds solo con el diámetro como variable

independiente.

Procedimiento 2: En otra forma de determinar cómo depende el No. De Reynolds del

diámetro y de la velocidad utilizamos el mismo tubo pero ahora con dos mangueras

insertadas en la base una de ¾ de pulgada y otra de ½ pulgada, llenamos tubo con agua a

una altura de 5 pies (1.5 m aprox), y dejamos fluir el agua por ambas mangueras al mismo

tiempo, considerando una velocidad constante determinada por torrichelli de 5.46 m/s.

Resultados: Pudimos observar que el flujo volumétrico o gasto es lo que se afecto

directamente, y lo comprobamos con los siguientes cálculos.

Basados en la relación de Q=AV donde V se considero constante como ya se mencionó

anteriormente, Q dependió solo de A (área).

Diámetro 1= ¾ pulgada = 0.01905 m

Diámetro 2= ¼ pulgada = 0.00635 m

𝑄 =𝜋𝐷2

4𝑉

𝑄1 =𝜋(0.01905 𝑚)2

4(5.46

𝑚

𝑠 ) = 1.55𝑥10−3𝑚3/𝑠

𝑄2 =𝜋(0.00635𝑚)2

4(5.46

𝑚

𝑠 ) = 1.729𝑥10−4𝑚3/𝑠

𝑅𝑒 =𝑉𝐷

𝜐

𝑅𝑒1 =(5.46)(0.0195)

1.007𝑥 10−6= 103 289.97

𝑅𝑒2 =(5.46)(0.00635)

1.007𝑥 10−6= 34 429.99

Podemos apreciar que la relación de los diámetros es de 3-1, y si hacemos el mismo

calculo para calcular la relación de los No. De Reynolds también es de 3-1

Conclusiones: Otra forma de mostrar como el No. De Reynolds representa un

comportamiento de fluido fue calcular el gasto con respecto al diámetro esta vez

apreciamos un flujo y no un perfil de velocidad.

Video de flujos.

https://www.youtube.com/watch?v=JkpTJ58OjnA&feature=youtu.be