Lab. n°3 (exp de reynols)

1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS
ALIMENTARIAS
LABORATORIO Nº 03
“EXPERIMENTO DE REYNOLDS”
CURSO : MECÀNICA DE FLUIDOS (AI – 344)
PROFESOR DE TEORÍA : Ing. VÉLIZ FLORES, Raùl. R.
PROFESOR DE PRÁCTICA : Ing. VÉLIZ FLORES, Raùl. R.
ALUMNA : GARCIA ZAVALA, Rebeca
DIA Y HORA DE PRÁCTICA : lunes de 2pm – 5pm.
FECHA DE PRÁCTICA : 30 – 04 – 13
FECHA DE ENTREGA : 06 – 05 – 13
AYACUCHO – PERÚ
2013

2
RESUMEN
Reynolds demostró por primera vez las características de los dos regímenes de flujo de un
fluido real, laminar - turbulento, por medio de un sencillo aparato, descubrió que para velocidades
bajas en el tubo de vidrio, un filamento de tinta, no se difunde, sino que se mantiene sin variar a
lo largo del tubo, formando una línea recta paralela a las paredes. Al aumentar la velocidad el
filamento ondula y se rompe hasta que se confunde o mezcla con el agua del tubo.
En el curso de Mecánica de Fluidos se determinó que las pérdidas de un flujo dependen
casi que exclusivamente del tipo de flujo, ya sea laminar, transición o turbulento; esto se sabe
hallando una medida a dimensional llamada Número de Reynolds: NRe = V.D. Þ/µ, donde: V es
velocidad promedio del fluido, Þ densidad, D diámetro del conducto, µ viscosidad dinámica.
Si el número de Reynolds del fluido se encuentra en un rango menor de 2100 el flujo es
laminar si se encuentra entre 2000 y 4000 el flujo es de transición y si el flujo es mayor de 4000
es turbulento.
En la practica conoceremos el tipo de fluido ya sea tipo laminar o turbulento, hallaremos
el numero de Reynolds matemáticamente con la ecuación de Reynolds.

3
ÍNDICE
Pag.
Resumen 2
I. OBJETIVOS 4
II. FUNDAMENTO TEÓRICO 4
Experimento de Reynolds 4
Numero de Reynolds 5
Flujo de fluidos 6
Flujo laminar y turbulento 6
Caudal 8
Velocidad promedio 9
III. PARTE EXPERIMENTAL 9
Resultado experimental 10
IV. CUESTIONARIO 10
V. DISCUSIÓN 13
VI. CONCLUSIÓN 14
VII. BIBLIOGRAFÍA 14
VIII. ANEXOS 15

4
I.- OBJETIVOS:
- Realizar el Experimento de Reynolds para varios caudales de flujo.
- Verificar los modelos de flujo que se presenta cuando esta fluyendo de
liquido por una tubería
II.- FUNDAMENTO TEÓRICO:
2.1. EXPERIMENTOS DE REYNOLDS:
Reynolds demostró por primera vez las características de los dos regímenes de flujo de un fluido
real, laminar - turbulento, por medio de un sencillo aparato.Por la tubería fluye agua, cuyo flujo se
controla desde A. Por el tubo B fluye tinta desde C. El caudal se determina volumétricamente,
conocido el diámetro se determina la velocidad media en la conducción.Reynolds descubrió que
para velocidades bajas en el tubo de vidrio, un filamento de tinta proveniente de C, no se difunde,
sino que se mantiene sin variar a lo largo del tubo, formando una línea recta paralela a las paredes.
Al aumentar la velocidad el filamento ondula y se rompe hasta que se confunde o mezcla con el
agua del tubo.Reynolds dedujo que para velocidades bajas las partículas de fluidos se movían en
capas paralelas, deslizándose a lo largo de láminas adyacentes sin mezclarse. Este régimen lo
denominó flujo laminar. Y el régimen cuando hay mezcla lo nombró flujo turbulento.
Figura n °1 experimento Reynolds
(fluidos.eia.edu.co)

5
2.2. NÚMERO DE REYNOLDS:
2.2.1 NUMERO DE REYNOLDS
El número de Reynolds, NRe a dimensional que se utiliza en la mecánica de fluidos, como un
criterio para determinar la naturaleza del flujo de fluidos en conducciones y tuberías; fue
propuesto por Osborne Reynolds, quien demostró que el flujo en una tubería depende del
diámetro de la tubería, la viscosidad, densidad y velocidad lineal media del fluido. La
combinación de estas cuatro variables nos dará el valor del NRe .(VELIZ F. Ricardo)
NRe = (ρvD)/µ = vD/ ν
ρ : densidad del líquido, Kg/m3
v : velocidad lineal promedio del líquido, m/s
D : diámetro interno del tubo, m
µ : viscosidad del líquido, Pa.s
ν : viscosidad cinemática del líquido, m/s2
Este parámetro determina si el flujo es laminar o turbulento de acuerdo a un valor crítico de
NRe ; para NRe inferiores a 2100 el flujo a través de la tubería es siempre laminar, cuando los
valores son superiores a 4000 el flujo es turbulento. Entre 2100 y 4000 el flujo esta en
transición o en estado inestable. La velocidad crítica para cualquier líquido se evalúa por:
(VELIZ F. Ricardo)
En investigaciones posteriores, equipo original de Reynolds, se lograron valores hasta de
40000, al permitir que el agua en el tanque estuviera en calma por varios días antes del
experimento y al tomar precauciones a fin de evitar vibraciones en el agua y en el equipo.Al
proceder de manera inversa en el tubo de vidrio, Reynolds encontró que el flujo turbulento
siempre pasaba a ser laminar, cuando al disminuir la velocidad se hacia que NRe valiera menos
de 2100. Este índice es el número critico inferior de Reynolds para el flujo de tubos y sí tiene
importancia practica. Para tuberías convencionales, el flujo cambiará de laminar a turbulento
cuando el número de Reynolds se encuentre en el rango de 2100 a 4000.Una característica
distintiva entre el flujo laminar y el turbulento es que las perdidas en el laminar son
proporcionales a la velocidad promedio, mientras en el turbulento son proporcionales a una
potencia de la velocidad que varia entre 1.7 y 2.0.
(www.inspt.utn.edu.ar)

6
2.3. FLUJO DE FLUIDOS
Un flujo de fluido podría clasificarse agrandes rasgos como viscoso y no viscoso. Un flujo no
viscoso es uno en el que los efectos de la viscosidad no afectan significativamente el flujo y por lo
tanto no se toma en cuenta. En un flujo viscoso los efectos de la viscosidad son importantes y no
pueden despreciarse .Los fluidos viscosos incluyen las amplias clases de fluidos internos, como
flujos en las tuberías y conductos y en canales abiertos. En tales flujos los efectos de la viscosidad
causan perdidas sustanciales y explican las enormes cantidades de energía que hay que gastar
para transportar petróleo y gas por tuberías. La condición de no deslizamiento que da pie a una
velocidad 0 en la pared, y los esfuerzos cortantes resultantes, genera directamente dichas perdidas
(Marle C. Potter)
 Fluido Incompresible.- Si el volumen de un elemento de fluido es independiente de su
temperatura y presión, los fluidos que se comportan de tal manera están invariablemente
en estado líquido. Por consiguiente su densidad permanece constante, propiedad que se
tiene en cuenta en la solución de problemas con fluidos incompresibles.
 Fluido Compresible.- Si el volumen de un elemento de fluido varía y depende de su
temperatura y presión, como en el caso de los gases, Por consiguiente bajo está condiciones
la densidad no permanece constante, propiedad que implica utilizar las ecuaciones de
estado en la solución de problemas con fluido compresible real o ideal.
2.4.FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO:
2.4.1 FLUJO LAMINAR
En el flujo laminar o flujo tranquilo el fluido se mueve sin que haya una mezcla significativa de
partículas de fluido vecinas, si se inyecta un colorante en el flujo, no se mezclaría con el fluido
vecino, excepto por actividad molecular, conservaría su identidad durante un tiempo relativamente
largo.(Marle C. Potter)
NRe < 2100

7
Cuando analizamos el fluido en una corriente de flujo, es importante ser capaces de determinar el
carácter del flujo. En algunas condiciones el fluido parecerá que fluye en capas de una manera
uniforme y regular. Se puede observar este fenómeno cuando se abre un grifo de agua lentamente,
hasta que el chorro sea uniforme y estable en la figura Nº--- podemos visualizar el flujo laminar
en un conducto circular, anillos concéntricos de fluido se trasladan siguiendo una trayectoria recta
y uniforme, hay poca mezcla o ninguna del fluido a través de los limites de la cada capa, conforme
el flujo se desplaza por el conducto. (Robert L. Mott),
FiguraNº2: Flujo Laminar
Otra forma de visualizar un flujo laminar se presenta en la figura Nº 2 en la que se muestra un
fluido transparente, como el agua, que fluye en un tuvo de vidrio transparente. Una partícula o una
corriente de otro fluido inyectado en el flujo se desplazara en una línea recta y no se mezclara con
el volumen del fluido (Robert L. Mott),
FiguraNº3 Flujo Laminar

8
2.4.2 FLUJO TURBULENTO
En el flujo turbulento los movimientos del fluido varían de forma irregular, de modo que las
cantidades como la velocidad y presión exhiben variaciones aleatorias con las coordenadas de
tiempo. Un colorante inyectado en un flujo turbulento se mezclaría de inmediato por la acción de
las partículas del fluido en movimiento aleatorio, pronto perdería su identidad en este proceso de
difusión.(Marle C. Potter)
NRe > 4000
Cuando se abre la llave de un grifo y se aumenta la velocidad del flujo, se alcanzaría un punto en
el que el fluido ya no es uniforme ni regular. El agua del chorro parecerá que se mueve de una
manera bastante caótica. Al flujo entonces se le denomina flujo turbulento o perturbado
En contraste con el flujo laminar el flujo turbulento parece caótico y existe bastante mezcla del
fluido, una corriente de tinta que fuera introducido en el flujo turbulento, inmediatamente se
dispararía en el flujo principal de l sistema como se muestra en la figura Nº3(Robert L. Mott),
FiguraNº4: Flujo Turbulento
2.5. CAUDAL
Q = V / t
Donde:
Q : caudal (m3 / s). ;
V : volumen (m3).
t : tiempo (s).

9
2.6.VELOCIDAD PROMEDIO:
ū = Q / A
Donde:
ū : velocidad promedio (m / s). ;
Q : caudal (m3 / s).
A : área (m2).
(construaprende.com)
CAIDA DEPRESION EN EL FLUIDO A TRAVEZ DE UNA TUBERIA
EN UN PIEZOMETRO hay una diferencia de presión del fluido que esta fluyendo , el
piezómetro del lado izquierdo mide una presión mayor que el piezómetros del lado derecho en
una altura del fluido que esta fluendo. Si esta Hf es la perdida de energía de presión en unidad de
longitus del fluido esta fluyendo y l es la distancia entre los piezómetros .
Si se grafiaca el gradiente hidráulico i, en función de la velocidad promedio del fluido queesta
fluyendo se tiene.
I = Hf/ l
Donde
I = gradiente hidraulkico
Hf= perdida de carga m( energía de presión expresada en unidades de longitud)
L= unidad de loingitud m
Para bajas velocidades la curva es una línea restca co n pendiente igual a 1, lo queindica que i es
directamente proporcinal alal velocidad, para velocidades mas altas la cur
Va presenta un apendiente entre 1.8 a 2 lo que indica quye la caída de la prewsion aumenra
precipitadamente

10
Se segrafuica lo smismo datpos del gradiente hidráulico y la velocidad, pero en escala
logarítmica decimal , sed obtiene :
Cuyos resultados se distyribuyen en tres zonas bien definidas e importantes
Una zona de baja velocidad, línea recta 0Q con uan pnediene igual a 1, uan zona inestables por el
proceso con puntos indefinidos QR y una zopna alata velocidad RS

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III.- PARTE EXPERIMENTAL:
3.1.- MATERIALES Y MÉTODO:
3.2 MATERIALES:
- Equipo de Reynolds.
- Cronómetro.
- Agua.
- Mangueras.
- Tinta (azul de metileno)
- Probeta.
3.3. RESULTADO DEL EXPERIMENTO DE REYNOLDS
Tabla n° 01 datos obtenidos en laboratorio Tº = 20ºC, D= 0.015m
Datos Tiempo (s) Volumen (mL) m3
Dato 1 120 140 1.4x10-4
Dato 2 60 188 1.8x10-4
Dato 3 30 139 1.39x10-4
Dato 4 30 222 2.22x10-4
Dato 5 20 220 2.2x10-4
Dato6 15 182 1.82x10-4
Dato 7 10 178 1.78x10-4
Dato 8 7 160 1.60x10-4
Dato 9 6 176 1.76x10-4
Dato 10 5 178 1.78x10-4
IV.- CUESTIONARIO
4.1. Describa el fenómeno observado en la práctica de laboratorio:
 Realmente este experimento de Reynolds es un invento bastante ingenioso, ya que a
través de esta podemos determinar si un flujo es laminar o turbulento.
 Cuando se le inyecta el colorante y el flujo es menor o lento, se observa que el colorante
se desplaza muy lentamente en una forma ordenada y lineal, sin desaparecer, esto nos
indica que el flujo es laminar.
 Pero a medida que se incrementa el caudal, se observa que el colorante inyectado se
desordena (desaparece, se combina con el agua), y nos da a entender que el flujo es
turbulento.
4.2.Explique los tipos de flujo que se presentan en un fluido cuando circulan en un tubo.

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El tipo de flujo que se presenta en el desplazamiento de un fluido por un canal es muy importante
en los problemas de dinámica de fluidos. Cuando los fluidos se mueven por un canal cerrado de
cualquier área de corte transversal, se puede presentar cualquiera de dos tipos diferentes de flujo,
dependiendo de las condiciones existentes. Estos dos tipos de flujo pueden verse con frecuencia
en un río o en cualquier corriente abierta. Cuando la velocidad del flujo es baja, su desplazamiento
es uniforme y terso. Sin embargo, cuando la velocidad es bastante alta, se observa una corriente
inestable en la que se forman remolinos o pequeños paquetes de partículas de fluido que se mueven
en todas direcciones y con gran diversidad de ángulos con respecto a la dirección normal del flujo.
El primer tipo de flujo a velocidades bajas, donde las capas de fluido parecen desplazarse unas
sobre otras sin remolinos o turbulencias, se llama flujo laminar y obedece la ley de viscosidad de
Newton. El segundo tipo de flujo a velocidades más altas, donde se forman remolinos que imparten
al fluido una naturaleza fluctuante, se llama flujo turbulento.
4.3.¿Cómo sería el experimento para un fluido compresible?
Generalmente un fluido compresible viene hacer un gas, por lo tanto a través del experimento de
Reynolds no podemos determinar si un flujo es laminar o turbulento, ya que los gases se desplazan
o se mueven en forma desordenada porque sus moléculas se desplazan en forma desordenada, en
cambio los líquidos si se pueden desplazar en forma uniforme; por lo tanto el experimento de
Reynolds no sería recomendable para los gases.
4.4.Hallar las velocidades de flujo en el S. I. y en el Sistema Inglés. Calcular el número de
Reynolds en ambos sistemas.
tabla Nº02: RESULTADOS OBTENIDOS DEL FLUJO
Datos Tiempo (s) Volumen (mL) m3
Dato 1 120 140 1.4x10-4
Dato 2 60 188 1.8x10-4
Dato 3 30 139 1.39x10-4
Dato 4 30 222 2.22x10-4
Dato 5 20 220 2.2x10-4
Dato6 15 182 1.82x10-4
Dato 7 10 178 1.78x10-4
Dato 8 7 160 1.60x10-4
Dato 9 6 176 1.76x10-4
Dato 10 5 178 1.78x10-4

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a) SISTEMA INTERNACIONAL.
Hallamos el numero del reynold de Dato 1
s
m
3
t
V
Q 

Q =
1.4x10−4
120
= 0.000001166
sm
Q
D
/
4
V
2



𝐕 =
1.166x10−6 m3
s
3.1416
4
(0.015)2m2
= 0.006598 𝒎/𝒔

xVxD
N Re
𝑁𝑟𝑒 =
1000
𝑘𝑔
𝑚3∗ 0.006598
𝑚
𝑠
∗0.015𝑚
1𝑥10 −3 𝑝𝑎−𝑠
=98.97
tabla Nº 03: Resultados expresados en el sistema internacional
Nº T (sg) V(ml) Q (m3/s) Vel (m/s) NRE
Dato 1 120 140
1.166x10−6
m3
s 0.006598 𝑚/𝑠 98.97
Dato 2 60 188
3.13x10−6
m3
s 0.01773 m/s 265.98
Dato 3 30 139
4.63x10−6
m3
s 0.02622 m/s 393.32
Dato 4 30 222
7.4x10−6
m3
s 0.04187 m/s 628.1
Dato 5 20 220
1.1x10−5
m3
s 0.06225 m/s 933.78
Dato6 15 182
1.21x10−5
m3
s 0.06866 m/s 1029.9
Dato 7 10 178
1.78x10−5
m3
s 0.10073 m/s 1511.03
Dato 8 7 160
2.28x10−5
m3
s 0.12935 m/s 1940.33

14
Dato 9 6 176
2.93x10−5
m3
s 0.1660 m/s 2490
Dato 10 5 178
3.56x10−5
m3
s 0.20147 m/s 3022
tabla Nº 04: IDENTIFICACION DE LOS FLUJOS
Nº NUMERO REYNOLDS FLUJO
1 98.97 LAMINAR
2 265.98 LAMINAR
3 393.32 LAMINAR
4 628.1 LAMINAR
5 933.78 LAMINAR
6 1029.9 LAMINAR
7 1511.03 LAMINAR
8 1940.33 LAMINAR
9 2490 TRANSCITORIO
10 3022 TRANSCITORIO
4.5. Por una tubería de media pulgada de DI fluye leche con un cauda de 0.18m3/min si la
temperatura de la leche es de 30°C que modelo de flujo presenta el fluido en
movimiento.
Datos:
D interior = 0.5𝑝𝑢𝑙𝑔 ∗
0.0254 𝑚
1𝑝𝑢𝑙𝑔
= 0.0127m
Q = 0.18 m3 / min = 0.003 m3 / s
T = 30° C
Hallamos el Área: A = π*d2 /4 = A = (3.1416)*(0.0127)2 /4 = 1.2677*10-4 m2
Hallando la velocidad:
ū = Q / A  ū = (0.003m3 / s) / (1.2677*10-4 m2)
ū = 23.68224 m/s

15
De tablas a 30°C: Viscosidad. µ = 1.04x10- 3 kg / m.s
Hallamos el NRe:
NRe = (ρ ū D) / µ = (1030kg / m3 * 39.03 m / s * 0.0125 m) / (1.04*10-3kg / m.s)
NRe = 293181.67
Rpta: El flujo de leche es turbulento por ser NRe > 4000.
V.- DISCUSIÓN:
 En el experimento de Reynolds se observo el tipo de flujo laminar como el turbulento
y laminar
 Para un Caudal bajo el flujo es laminar, y para un caudal mayor el flujo es turbulento,
entonces podemos afirmar que a mayor caudal el flujo se vuelve turbulento y a menor
caudal el flujo es laminar, como se hizo en el experimento realizado en la práctica.
Esto lo observamos en el laboratorio
 También se pudo apreciar que los resultados matemáticos del numero de Reynolds ,
donde observamos en la tabla n°04 donde observamos que es un flujo laminar y
tambien hay flujo transitorio, pero no hallamos un flujo turbulento ya que no llega a
>4000
VI.- CONCLUSIONES:
 Realizamos y observamos el Experimento de Reynolds.
 Vimos los principales flujos que existen y también conocimos cuales son los factores que
afectan para que se produzcan los flujos laminar y turbulento. En este caso es el caudal.
 Hallamos experimentalmente la velocidad promedio y el número de Reynolds a diferentes
caudales en una tubería.
VII. BIBLIOGRAFÍA
 Robert L. Mott. “Mecánica de fluidos aplicada.” Prentice-Hall Hispano-americana, S.A.

16
 Marle.C Potter. 1993“Mecánica de Fluidos”2da Edición, Editorial Zaragoza España.
 Veliz, R2005 “Mecánica de Fluidos Aplicados a los Procesos Químicos ” Editorial UNSCH,
Ayacucho.
Paginas web
 http://construaprende.com/Lab/11/Prac11.html visitado 01/05
 http://www.inspt.utn.edu.ar/mecanica/reynols.htm visitado 03/05
 http://www.inspt.utn.edu.ar/mecanica/reynols.htm visitado 06/05

17
VIII. ANEXOS
Instalando el equipo de Reynolds Inyectando el azul de metileno al flujo
Flujo laminar Flujo turbulento

Lab. n°3 (exp de reynols)

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