Practicas Laboratorio

 

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OBJETIVOS

 

  • Observar y determinar mediante el aparato de Reynolds la diferencia entre flujo laminar, transición y turbulento.
  • De acuerdo a los conceptos adquiridos en el anterior curso de Mecánica de Fluidos identificar con certeza las características del flujo.
  • Conocer y aprender a manejar con destreza el aparato de Reynolds y sus aditamentos de ayuda.
2. MARCO TEÓRICO



En el curso de Mecánica de Fluidos e hidráulica se determinó que las perdidas de un flujo dependen casi que exclusivamente del tipo de flujo, ya sea laminar, transición o turbulento; esto se sabe hallando una medida adimensional llamada número de Reynolds:

NR = V.D. Þ/µ 

donde V es velocidad promedio del fluido, Þ densidad, D diámetro del conducto, µ viscosidad dinámica del fluido a temperatura ambiente de 30°C que es de 8.03 E (-7).

Si el # de Reynolds del fluido se encuentra en un rango menor de 2000 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.
 
 

3. EQUIPO
  • Aparato de Reynolds
  • Termómetro
  • Tubos piezométricos
  • Rotámetro
  • Calibrador y cinta métrica
  • Recipiente y probeta graduada.

4. PROCEDIMIENTO

 

  • Se debe mantener el aparato sin vibración ya que hay flujos difíciles de determinar, y el azul de metileno se puede distorsionar muy fácil, además debe estar constante el nivel del agua en el tanque de suministro.
  • Se abra la válvula del tanque y se empieza a observar que flujo toma el agua, con ayuda del azul de metileno.
  • Se da paso al fluido con el rotámetro girando la perilla que va a graduar el gasto de 0.1 a 1 GPM ( galones por minuto ), e hicimos mediciones cada 0.1 hasta 0.9 e ir observando el tipo de flujo que indica el trazo del azul de metileno dentro del tubo.
  • Se miden las distancia entre los puntos de los piezométros y el diámetro del tubo.

5. CALCULO TIPO


NR = V.D. Þ/µ = V.D/À

donde la V es la velocidad del fluido en m/s, D es diámetro interno del tubo, À es viscosidad cinemática m²/s, µ es viscosidad dinámica N.s/m², Þ es densidad en Kg/m³
 
 

6. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS


Tubo: L= 1 m. D = 0.016 m A= 2.01 x 10 m²
 

GASTO (gpm)
?P ( mm-agua )
# DE REYNOLDS
TIPO DE FLUJO
0.1
1
760896.63
turbulento
0.2
2
1537982.56
Turbulento
0.3
3
2298879.20
Turbulento
0.4
4
33505931.7
Turbulento
0.5
7
3820672.48
Turbulento
0.6
10
4597758.41
Turbulento
0.7
12
5374844.33
turbulento
0.8
13
6135740.97
turbulento
0.9
16
6896637.61
turbulento
0.95
22
   
1
24
   

NOTA: estos datos fueron tomados por medio del diagrama de Moody, calculando el coeficiente de fricción mediante la formula :
 
  [Consultar formula en Bibliografía]

7. CONCLUSIONES

 

  • Pudimos observar que el flujo turbulento parecía caótico y no uniforme, y existe bastante mezcla del fluido. Una corriente de azul de metileno que fuera introducida en el flujo turbulento, inmediatamente se dispararía en el flujo principal del sistema como se presentó en la práctica del laboratorio.
  • Los valores del numero de Reynolds están supeditados a errores en el aparato ya que por falta de mantenimiento su precisión se ve afectada; por eso nos resultaron flujos turbulentos a bajos caudales.
  • Al calcular el numero de Reynolds en el laboratorio y observando el comportamiento del fluido podemos constatar que su valor oscila en un rango muy cercano al de su valor teórico.
  • El número de Reynolds es fundamental para caracterizar la naturaleza del flujo y así poder calcular la cantidad de energía perdida debido a la fricción en el sistema.

BIBLIOGRAFÍA
 

MECÁNICA DE FLUIDOS APLICADA, Robert L. Mott. Prentice-Hall. 1994. 4 ed

MANUAL DE LABORATORIO DE HIDRÁULICA DE LA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES.

MANUAL DE HIDRÁULICA, H.w. KING, Editorial Hispanoamericana, México

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