“UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE”

FACULTAD:

INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICA:

INGENIERÍA DE MINAS

CURSO:

MÉCANICA DE FLUIDOS

INFORME:

N° 1

EXPERIENCIA:

REYNOLDS

INTEGRANTES:

DIAZ PACHAMANCO, DEYSI.

MIRANDA CHUQUITUCTO, ITAMAR.

DOCENTE:

PFLUCKER HILARIO, JESÚS DAVID.

FECHA DE INICIO Y ENTREGA:

28/10/13 - 04/11/13

LABORATORIO 1

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CURSO:

REYNOLDS

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INTRODUCCIÓN

El número de Reynolds relaciona las fuerzas de inercia respecto a las

fuerzas viscosas, determinando si el flujo es laminar (velocidades bajas), el

colorante aparece como una línea perfectamente definida, cuando se

encuentra dentro de la zona de transición o critica (velocidades medias), el

colorante se va dispersando a lo largo de la tubería y en el flujo turbulento

(velocidades altas), el colorante se difunde a través de toda la corriente o

turbulento según su valor.

Este valor se aplica principalmente a flujo en tubería o a cuerpos

completamente inmersos en el fluido con la finalidad que la superficie libre

no necesite ser considerada.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL.

- Visualizar en el laboratorio los estados de flujo de un conducto cerrado

por tuberías.

OBJETIVO ESPECIFICO.

- Relaciones el flujo en peso para poder encontrar el Número de

Reynolds. Mediante las formulas deducidas.

- Poder reconocer el flujo laminar y turbulento entre los parámetros que lo

definen.

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FUNDAMENTO TEÓRICO

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 observó 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.

Así, el número de Reynolds es un número adimensional que relaciona las

propiedades físicas del fluido, su velocidad y la geometría del ducto por el

que fluye y está dado por:

Generalmente cuando el número de Reynolds, se encuentra por debajo de

2000 se sabe que el flujo es laminar, el intervalo entre 2000 y 4000 se

considera como flujo de zona crítica y para valores mayores de 4000 se

considera como flujo turbulento. Este grupo adimensional es uno de los

parámetros más utilizados en los diversos campos de la Ingeniería Química

en los que se presentan fluidos en movimiento.

Flujo laminar

Zona Crítica

Flujo turbulento

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Sin embargo en esta oportunidad vamos a relacionar ella formula con el

flujo en peso (w) para poder encontrar el número de Reynolds, por el cual

obtenemos la siguiente fórmula:

(

)

Donde:

W: flujo en peso.

D: diámetro.

: numero de Reynolds.

T: tiempo.

Y finalmente usaremos la ecuación.

(

)

Donde:

A: Valor obtenidos de Logger.

G: gravedad

D: diámetro.

: viscosidad.

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APARATOS Y EQUIPOS DE TRABAJO

Los equipos utilizados en el laboratorio son:

1. Termómetro.

2. Cuba Reynolds.

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3. Cronómetro.

4. Colorante (amarillo)

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PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO

1. El agua en completo estado de reposo está contenida en la cuba y

en la tubería donde la válvula de control de flujo está totalmente

cerrada.

2. Se abre lentamente la válvula para permitir el movimiento del agua

dentro de la tubería es decir debemos establecer un caudal en el

tubo transparente.

3. Visualizar el componente del flujo mediante la traza del colorante

añadido a la entrada del tubo.

4. Medir el caudal por el método gravimétrico que consiste en registrar

tiempos y pesos.

5. Establecer otro caudal y repetir la observación y registro. (hacer

estos tres veces para tener más exactitud).

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TABLA DE DATOS

Tabla N°1

Registro de información de las 3 tomas de tiempos en cada

determinado volumen.

Tabla N°2

Registro de la masa.

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CALCULOS REALIZADOS

1) Calculando la viscosidad del agua a una temperatura de 17.3°C.

Si:

T = 15°C ---------> viscosidad es de 1.15 x 10-3

T = 20°C ---------> viscosidad es de 1.02 x 10-3

2) Calculando el diámetro interior.

Si:

De = 18 mm

Espesor = 1.5 mm

Entonces:

Di = De - 2 (espesor)

Di = 18 mm – 2 (1.5mm)

Di = 15 mm

Di = 0.015 m

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3) Calculando NR.

NR =

Si:

Pa.s

g = 9.81 m/s2

Di = 0.015 m

A = ¿?

- Para hallar A:

- 1° debemos obtener el promedio de cada toma en el tiempo.

Toma 1: 0 + 0 + 0 = 0 s

Toma 2: 17.41 + 17.66 +17.65 = 52.72/3 = 17.57 s

Toma 3: 35.31 + 35.23 +35.31 = 105.85/3 = 35.28 s

Toma 4: 53.57 + 53.33 + 54.02 = 160.92/3 = 53.64 s

Toma 5: 71.82 + 71.16 + 71.26 = 214.24/3 = 71.38 s

Toma 6: 89.16 + 88.77 + 89.48 = 267.41/3 = 89.14 s

Toma 7: 106.59 + 106.35 + 106.57 = 319.51/3 = 106.50 s

Toma 8: 123.87 + 124.67+125 = 373.54/3 = 124.51 s

-2° obtener el peso W, multiplicando la masa por la gravedad.

Toma 1: 0 N

Toma 2: 0.5kg x 9.81m/s2 = 4.905 N

Toma 3: 1 kg x 9.81m/s2 = 9.81 N

Toma 4: 1.5kg x 9.81m/s2 = 14.715 N

Toma 5: 2 kg x 9.81m/s2 = 19.62 N

Toma 6: 2.5kg x 9.81m/s2 = 24.525 N

Toma 7: 3 kg x 9.81m/s2 = 29.43 N

Toma 8: 3.5kg x 9.81m/s2 = 34.335 N

-3°introducir los datos de tiempo como eje X y peso como eje Y en el

Software Logger Pro 3, para obtener el dato A como se muestra en la

figura 1. A = 0.2756

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Entonces:

NR =

NR = 2187.37

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TABLA DE RESULTADOS

Tabla N°3

Resultados de las 3 tomas de los tiempos.

Tabla N°4

Resultado del peso W.

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GRÁFICOS Y DIAGRAMAS

Figura 1: En el Software Logger Pro 3, introducimos los datos del Tiempo y Peso

para obtener la gráfica y también el dato A, para que a partir de ahí podremos

obtener el NR.

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Figura 2: Acercamiento de la figura 1.

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CONCLUSIONES

- Hemos visualizados el flujo de tubería de conducto cerrado.

- Nuestro Número de Reynolds es 2187,37.

- Nos indica que el Número de Reynolds es una zona crítica, ya que la

línea del fluido de la tubería pierde estabilidad formando pequeñas

ondulaciones variables en el tiempo.

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BIBLIOGRAFÍA

Laboratorio

http://fjartnmusic.com/Personal/6o_Semestre_files/Re.pdf

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ANEXOS

Figura 3: La Cuba Reynolds del Laboratorio de Hidráulica – UPN.

Figura 4: Tomar el tiempo con el cronómetro.