descripción de numero de Reynolds laboratorio de mecánica de fluidos

1. UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
ING.ALEJANDRO BENJAMIN GARCIA
ORTIZ
ÑAHUI BUENDIA CARLOS MIGUEL
NUMERO DE REYNOLDS

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
NUMERO DE REYNOLDS
OBJETIVO:
Determinar el número de Reynolds en un tubo de vidrio que maneja agua y visualizar
el tipo de flujo de fluidos que ocurre en función de su viscosidad, velocidad,
características de sección de paso, etc. De manera teórico-experimental.
INTRODUCCIÓN:
El método más común para transportar fluidos de un punto a otro es impulsarlo a
través de un sistema de tuberías. Las tuberías de sección circular son las más
frecuentes, ya que esta forma ofrece no sólo mayor resistencia estructural sino
también mayor sección transversal para el mismo perímetro exterior que cualquier
otra forma.
Muy pocos problemas especiales de mecánica de fluidos, como es el caso del flujo en
régimen laminar por tuberías, pueden ser resueltos por métodos matemáticos
convencionales; todos los demás problemas necesitan métodos de resolución basados
en coeficientes determinados experimentalmente. Muchas fórmulas empíricas han
sido propuestas como soluciones a diferentes problemas de flujo de fluidos por
tuberías, pero son muy limitadas y pueden aplicarse sólo cuando las condiciones del
problema se aproximan a las condiciones de los experimentos de los cuales derivan las
fórmulas.
El flujo de fluidos real es más complejo que el de un fluido ideal. Debido a la
viscosidad de los fluidos reales, en su movimiento aparecen fuerzas cortantes entre las
partículas fluidas y las paredes del contorno y entre las diferentes capas de fluido. Los
problemas de flujos reales se resuelven aprovechando datos experimentales y
utilizando resultados semiempiricos.
Viscosidad: La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir cuando se le
aplica una fuerza externa. El coeficiente de viscosidad absoluta, o simplemente la
viscosidad absoluta de un fluido, es una medida de su resistencia al deslizamiento o a
sufrir deformaciones internas.
Numero de Reynolds: El número de Reynolds, que es un grupo adimensional, viene
dado por el cociente de las fuerzas de inercia por las fuerzas debidas a la viscosidad.
Para tuberías circulares, en flujo a tubería llena.

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En el caso de conductos de sección recta no circular se utiliza como longitud
característica para el número de Reynolds el radio hidráulico R, igual al
cociente del área de la sección recta por el perímetro mojado, expresando
el cociente en m. El número de Reynolds es ahora:
Existen dos tipos de flujos permanentes en el caso de fluidos reales, que
es necesario conocer y entender. Estos se llaman flujo laminar y flujo
turbulento. Ambos tipos de flujos vienen gobernados por leyes distintas.
Flujo laminar:
En el flujo laminar las partículas fluidas se mueven según trayectorias
paralelas, formando junto de ellas capas o laminas. Los módulos de las
velocidades de capas adyacentes no tienen el mismo valor. El flujo laminar
está gobernado por la ley que relaciona la tensión cortante con la
velocidad y deformación angular, es decir, la tensión cortante es igual al
producto de la viscosidad del fluido y el gradiente de las velocidades o
bien:
La viscosidad del fluido es la magnitud física predominante y su acción
amortigua cualquier tendencia a la turbulencia.
Flujo turbulento.
En el flujo turbulento las partículas fluidas se mueven de forma
desordenada en todas las direcciones. En imposible conocer la trayectoria
de una partícula individualmente. La tensión cortante en el flujo turbulento
puede expresarse así:

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Donde N= un factor que depende de la densidad del fluido y de las
características del movimiento. El primer término entre paréntesis
representa los efectos debidos a la viscosidad y el segundo tiene en cuenta
los efectos debidos a la turbulencia. Mediante los resultados obtenidos
experimentalmente puede obtenerse la solución de las tensiones cortantes
en el caso de flujos turbulentos.
Un experimento simple (el que se realizara en la práctica de laboratorio),
muestra que hay dos tipos diferentes de flujo de fluidos en tuberías. El
experimento consiste en inyectar pequeñas cantidades de fluido coloreado
en un líquido que circula por una tubería transparente y observar el
comportamiento de los filamentos coloreados en diferentes zonas, después
de los puntos de inyección. Si la descarga o la velocidad media es pequeña,
las láminas de fluido coloreado se desplazan en líneas rectas, a medida que
el caudal se incrementa, estas laminas continúan moviéndose en líneas
rectas hasta que se alcanza una velocidad en donde las láminas comienzas
a ondularse y se rompen en forma brusca y difusa, esto acurre en la llamada
velocidad crítica y conforme aumenta se presenta el régimen turbulento.
En información bibliográfica podemos encontrar:
DESARROLLO:
El desarrollo de la práctica se realizó primero que nada con la ayuda del
profesor que nos ayudó a identificar las partes de la instalación y nos explicó
el desarrollo de la actividad a realizar, el equipo fue limpiado por el mismo
profesor a fin de observar claramente el comportamiento del colorante en
el fluido. La práctica consiste en medir el gasto con un recipiente de
volumen conocido y medir también el tiempo en segundos (con la ayuda
del cronometro) de lo que toma esta acción, se realizaron seis lecturas. Si
enumeramos los pasos que se realizaron fueron los siguientes:

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SABEMOS QUE:
De la misma forma:
Sustituyendo 2 y 3 en 1: