producto de mecanica de fluidos

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA EN ENERGIA
Determinación del tipo de flujo de una central
Hidroeléctrica utilizando el número de Reynolds
DOCENTE:
Dr. Edgar Paz
INTEGRANTE:
∙ Alessandro del Piero Diaz Barrios
∙ José Armando Graus Neciosup
∙ Alex Pardo Castro
∙ Pinedo Micha
∙ Christopher Silva
NUEVO CHIMBOTE - 2022

2. ANALISIS DE LA NECESIDAD
Hoy día, el consumo energético va en
aumento; es por esto que el
aprovechamiento de la energía toma una
fuerza importante a medida que pasa el
tiempo. Para esto se están implementando
métodos de transformación de energía por
ello este trabajo se presenta la determinación
del tipo de flujo de una central hidroeléctrica
utilizando el número de Reynolds.

3. OBJETIVOS
- Elaboración de una maqueta simulando una central
hidroeléctrica con la que se pueda distinguir la
apariencia y trayectoria entre un flujo laminar y un flujo
turbulento.
- Distinguir la apariencia entre flujo laminar, de transición
o turbulento.
- Comparar los resultados encontrados experimentalmente
del número de Reynolds con los explicados en la parte
teórica.

4. JUSTIFICACION
Para nosotros al ser estudiantes de ingeniería en energía se nos es
importe conocer de manera clara la teoría que abarca fluidos ya que
en esta Carrera se tiene campos donde se centran en el movimiento
que puedan tener los fluidos
Para esto en este trabajo trataremos de explicar y demostrar la
teoría del numero de Reynolds ya que es de vital importancia para
poder entender el comportamiento de los fluidos en movimiento

5. Tomando en cuenta los
aspectos de investigación
que hemos desarrollado
en diferentes campos de
acción como ingenieros
en energía.
MARCO TEORICO
Tenemos definiciones que
nos ayudan a entender
mejor la definición del
número de Reynolds.

6. —Yzocupe, 2002
“
DEFINICIONES
La mecánica de fluidos es “rama de la física a su vez,
que estudia movimiento de fluidos (gases y líquidos) así
como las fuerzas que lo provocan”.

7. —Suarez Lastra, s.f.
“
DEFINICIONES
La mecánica de fluidos es “el estudio de los
comportamientos de los fluidos, ya sea que estén en
reposo (estática de fluidos) o en movimiento (dinámica
de fluidos)”. (Suarez Lastra, s.f.)

8. REGIMENES DE UN FLUIDO
Cuando el fluido se
encuentra dentro del
régimen laminar
(velocidades bajas), el
Azul de metileno
aparece como una línea
perfectamente definida
(Figura 2.1)
cuando se encuentra en
el régimen turbulento
(velocidades altas) el
azul de metileno se
difunde a través de toda
la corriente (Figura 2.3).
cuando se encuentra
dentro de la zona de
transición (velocidades
medias), el azul de
metileno se va
dispersando a lo largo
de la tubería (Figura
2.2)

9. NUMERO DE REYNOLDS
como todo número
adimensional es un
cociente
La importancia de este
radica en que nos habla
del régimen con que fluye
un fluido, lo que es
fundamental para el
estudio del mismo.
Es un número
adimensional utilizado en
la mecánica de fluidos y
fenómenos de transporte
para caracterizar el
movimiento de un fluido

10. Los diferentes regímenes de flujo y la asignación de valores numéricos de cada uno
fueron reportados por primera vez por Osborne Reynolds en 1883. Reynolds observo que
el tipo de flujo adquirido por un líquido que fluye dentro de una tubería depende de la
velocidad del líquido, el diámetro de la tubería y de algunas propiedades físicas del fluido.
El objetivo principal de este número es concretar el comportamiento del fluido, es decir,
saber con certeza si este es laminar o turbulento. Así, el número de Reynolds relaciona
las propiedades físicas del fluido, su velocidad y la geometría del ducto por el que fluye y
está dado por:
𝑅𝑒 =
𝐷 ∗ 𝑉 ∗ 𝜌
𝜇
Re = Numero de Reynolds
D = Diámetro de la tubería (m)
V = Velocidad del liquido (m/s)
ߩ = Densidad del liquido (kg/m^3)
ߤ = viscosidad dinamica del liquido (Pa.s)

11. Mientras que para un fluido que circula por el interior de una tubería cuya sección recta no
es circular, el número de Reynolds viene dado por:
𝑅𝑒 =
𝑉𝐷ℎ
𝜈
; 𝐷ℎ = 4
𝑎𝑟𝑒𝑎
𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑚𝑜𝑗𝑎𝑑𝑜
; 𝜈 =
𝜇
𝜌
𝐷ℎ = 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 (𝑚)
𝜈 = 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎
𝑚2
𝑠
Para un fluido que circula por el interior de una tubería circular recta y llena, el número de
Reynolds viene dado por:
𝑅𝑒 =
𝑉𝐷
𝜈

12. Se deben tener en cuenta los siguientes rangos teniendo en
cuenta el número de Reynolds para cada tipo de régimen o
flujo:
Para valores de Re ≤ 2000 el flujo se mantiene estacionario y
se comporta como si estuviera formado por láminas
delgadas, Por eso a este flujo se le llama flujo laminar. El
colorante introducido en el flujo se mueve siguiendo una
delgada línea paralela a las paredes del tubo.
Para valores de 2000 ≤ Re ≤ 4000, forma pequeñas
ondulaciones variables, manteniéndose sin embargo
delgada. Este régimen se denomina de transición.
Para valores de Re ≥ 4000, después de un pequeño tramo
inicial con oscilaciones variables, el colorante tiende a
difundirse en todo el flujo. Este régimen es llamado
turbulento, es decir caracterizado por un movimiento
desordenado, no estacionario y tridimensional.

13. Materiales:
1 metro de tubería de ½
pulgada
Jeringa de 20 cm
Balde trasparente de 4
litros
Motor de 12v

14. PROCEDIMIENTO TEORICO
Para el procesamiento de los datos se realiza el calculo de las siguientes expresiones:
1.- Determinar el caudal (Q) que circula por la tubería por el método volumétrico. Dada en cm3/ s
𝑄 = A ∗ V
2.- Calcular la velocidad media en la tubería. Dada en cm/s
𝑉 =
4 ∗ 𝑄
𝜋 ∗ 𝐷2
𝑅𝑒 =
𝑉 ∗ 𝐷
𝑢
2 metro de manguera Teflón
Uniones de tuberías

15. 4.- Clasificar el régimen de circulación en: laminar, transitorio o turbulento
PARAMETRO SIMB VALOR UNIDAD
Temperatura del agua T 20 °C
Viscosidad Cinemática 𝑢 0.1004 Cm/s
Diámetro interno del tubo D 1/2 in
Altura del Valde h 19.8 cm
Área Transversal del
Valde
A 1960.68 Cm2
Diámetro del Valde Dt 20.7 cm
Teniendo en cuenta el diámetro de la manguera que estamos utilizando teóricamente se
tiene una velocidad mínima de 1 m/s

16. 1ER ENSAYO:
1. Calculo del caudal (Q) que circula en la tubería
Q = A ∗ V = 1.26 𝑥 10−4
𝑚2
∗ 1
m
s
= 1.26 𝑥 10−4 𝑚3
𝑆
2. Cálculo del Número de Reynolds:
𝑅𝑒 =
𝑉 ∗ 𝐷
𝑢
=
(1)(0.0127)
1.004 x 10−6
= 12649.4
3. Clasificación de circulación según el parámetro de Reynolds:
𝑅𝑒 > 4000
12649.4 > 4000(𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑢𝑙𝑒𝑛𝑡𝑜)

17. 2DO ENSAYO:
Teniendo en cuenta nuestros datos dados para la realización de la demostración de un flujo
laminar se necesitaría reducir la velocidad hasta 0.1 m/s
Cálculo del caudal (Q) que circula en la tubería
Q = A ∗ V = 1.26 𝑥 10−4
𝑚2
∗ 0.1
m
s
= 1.26 x 10−5 𝑚3
𝑆
Cálculo del Número de Reynolds:
𝑅𝑒 =
𝑉 ∗ 𝐷
𝑢
=
(0.1)(0.0127)
1.004 x 10−6
= 1264.94
Clasificación de circulación según el parámetro de Reynolds:
𝑅𝑒 < 2000
1264.94 < 2000(𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑟)

18. 3ER ENSAYO:
De la misma manera que en el flujo laminar también asumiremos un valor para demostrar el flujo
transitorio con una velocidad de 0.3 m/s
Cálculo del caudal (Q) que circula en la tubería
Q = A ∗ V = 1.26 𝑥 10−4𝑚2 ∗ 0.1
m
s
= 3.78 x 10−5 𝑚3
𝑆
Cálculo del Número de Reynolds:
𝑅𝑒 =
𝑉 ∗ 𝐷
𝑢
=
(0.3)(0.0127)
1.004 x 10−6
= 3794.820
Clasificación de circulación según el parámetro de Reynolds:
2000 < 𝑅𝑒 < 4000

19. RESULTADOS: