Reporte Practica #10 Detección de Flujos Laminares y Turbulentos

1. INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI
INGENIERIA QUIMICA
LABORATORIO INTEGRAL I
UNIDAD III
REPORTE PRACTICA #10
DETECCION DE FLUJOS LAMINARES Y TURBULENTOS
Integrantes:
Aranda Ramírez Eva L.
Cruz Rivera Laura A.
Ceceña Rodríguez Karla A.
Arredondo Juárez Edith A.
Rojas García Tania Y.
Rolón Correa Beyda
Profesor:
Rivera Pazos Norman Edilberto
MEXICALI 18 DE MAYO 2018

2. Índice
1. Objetivo
2. Marco teórico
3. Material y Equipo
4. Procedimiento
5. Resultados y estimaciones
6. Incidencias
7. Evidencia
8. Conclusiones
9. Bibliografía

3. Objetivo
Observar e identificar las diferencias en el comportamiento en los perfiles de velocidad para flujos laminares y
turbulentos.
Marco Teórico
El número de Reynolds
El flujo laminar se define como el flujo en el cual se mueve en capas, o laminas, que se deslizan suavemente una
sobre otro adyacente, únicamente con intercambio molecular de momentum. Cualquier tendencia a la
inestabilidad y turbulencia son atenuadas por las fuerzas cortantes viscosas que resisten el movimiento relativo
de capas fluidas adyacente. Sin embargo, en el flujo turbulento las partículas fluidas tienen un movimiento muy
errático, con un intercambio de momentum transversal violento. La naturaleza del flujo, es decir, si es laminar o
turbulento, y su posición relativa en una escala que muestra la importancia relativa de las tendencias turbulenta a
laminares están indicadas por el número de Reynolds.
Al considerar dos situaciones de flujo geométricamente similares, Reynolds dedujo que estos serían
dinámicamente similares si las ecuaciones diferenciales generales que describían sus flujos fueran idénticas, al
cambiar las unidades de masa, longitud y tiempo en un conjunto de ecuaciones y al determinar la condición que
debe ser satisfecha para hacerlas idénticas a las ecuaciones originales, Reynolds encontró que el grupo
adimensional 𝑢𝑙𝜌/𝜇 debe ser igual para ambos casos. La cantidad 𝑢 es la velocidad característica, 𝑙 es una
longitud característica, 𝜌 es la densidad de masa y 𝜇 la viscosidad. Este grupo o parámetro, hoy en día se conoce
como el número de Reynolds R el cual es igual a 𝑹 =
𝑢𝑙𝜌
𝜇
.
Para determinar el significado del grupo adimensional, Reynolds llevo a cabo sus experimentos sobre un flujo de
agua a través de tubos de vidrio, tal como se muestra en la figura 6.1. Un tubo de vidrio se montaba
horizontalmente con uno de sus extremos en un tanque y una válvula en el extremo opuesto. Una entrada suave
en forma de campana se colocaba en el extremo de aguas arriba, con un chorro de tinta puesto de tal forma que
se pudiera inyectar una pequeña corriente de tinta en cualquier punto al frente de la boca de la campana. Reynolds
tomo la velocidad promedio V como la velocidad característica y el diámetro del tubo D como la longitud
característica, de tal manera que R=VD𝜌/𝜇. Para caudales pequeños, la corriente de tinta se movía como una
línea recta a lo largo de la tubería, demostrando que el flujo era laminar, a medida que el caudal aumentaba, el
número de Reynolds se incrementaba, debido a que D,𝜌 𝑦 𝜇 eran constantes y V era directamente proporcional al
caudal. Al aumentar el caudal, se alcanzaba una condición en la cual la corriente de tinta ondeaba y luego
súbitamente se rompía y se difundía o dispersaba por el tubo. El flujo había cambiado a turbulento con su
intercambio violento de momentum, lo que había afectado completamente el movimiento ordenado del flujo
laminar. Manejando cuidadosamente su aparato, Reynolds obtuvo un valor de R=12,000 antes de que se
estableciera la turbulencia. Un investigador posterior, utilizando el equipo original de Reynolds obtuvo un valor
de 40,000, permitiendo que el agua permaneciera en el tanque algunos días antes de iniciarse el experimento y
tomando precauciones para evitar vibraciones en el agua o en el equipo. Estos números, conocidos como los
números críticos superiores de Reynolds, no tienen importancia práctica en el sentido de que una instalación de
tuberías ordinarias tiene irregularidades que causan flujos turbulentos con valores del número de Reynolds mucho
menores. Empezando con flujo turbulento en la tubería de vidrio, Reynolds encontró que este siempre se volvía
laminar cuando la velocidad se reducía para hacer que R fuera menor que 2000. Este es el número crítico inferior
de Reynolds para flujo en tuberías y es de importancia práctica. En instalaciones usuales de tuberías, el flujo
cambiara de laminar a turbulento en el rango de número de Reynolds de 2000 a 4000. Para propósitos generales

4. se supone que el cambio ocurre cuando R=2000. En flujo laminar, las pérdidas son directamente proporcionales
a la velocidad, elevada a una potencia que varía entre 1.7 7 2.0.
Material y Equipo
Cantidad Nombre Observaciones
1 Bomba Sumergible
1 Manguera ½ in
1 Cinta métrica
1 Cuba
1 Cronómetro
1 Vaso de precipitado 4L
3 Soportes universales
3 Pinzas 3 dedos
3 Pinzas nuez
Procedimiento
1. Utilizando los datos obtenidos en la practica 8 se acomoda el material en flujo laminar.
2. Se inyecta colorante para poder apreciar el flujo.
3. Se repiten los pasos con flujo turbulento.
Resultados y Estimaciones
Flujo Laminar:
Flujo Turbulento:

5. Incidencias
1.- El error fue que el colorante utilizado era amarillo por lo cual no resaltaba mucho una vez en el agua cuando
el flujo era laminar.
2.- Se tuvo problemas para poder captar en una imagen el flujo laminar ya que la jeringa con la que se inyectaba
el colorante soltaba mucho líquido, por lo que se decidió tomar video y de esta manera obtener una captura más
exacta.
Evidencias

6. Conclusión
Existe una relación entre el número de Reynolds y los tipos de flujos, observamos que el tiempo es un factor
importante ya que este determinaba los valores que tomaba Reynolds, fue algo difícil introducir el colorante a la
manguera para que pudiéramos visualizáramos la naturaleza del flujo.
para el flujo laminar observamos líneas bien definidas y cuando el colorante se diluía en el agua era laminar.
Esta práctica pudimos ver los tipos de flujos de una manera sencilla, visual y práctica, también comprobar por
medio de cálculos si era laminar o turbulento.
Bibliografía
Streeter, V., Wylie, B., & Bedford. (1999). Mecánica de fluidos. Santa fe de Bogotá, Colombia: Mc Graw Hill.