Universidad nacional del Callao Facultad de ingeriría Eléctrica y Electrónica

Laboratorio de Mecánica de Fluidos

I. OBJETIVOS.

Visualizar los distintos regímenes de flujo en una tubería. Determinar los números de Reynolds correspondientes a los regímenes de flujo. Clasificar visualmente el tipo de flujo según la trayectoria que sigue la tinta producto de la

velocidad del fluido (agua). Aprender a identificar visualmente el tipo de flujo (laminar, transición, turbulento) y

comprobarlo mediante la determinación Reynolds

II. DEFINICIONES:

a. Caudal:

Es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.

b. Viscosidad:

Es la propiedad de los fluidos que tiende a oponerse al flujo cuando se aplica una fuerza, en otras palabras se puede definir como la pegajosidad interna de los fluidos.

c. Flujo laminar:

Se llama flujo laminar al tipo de movimiento de un fluido cuando éste es perfectamente ordenado, estratificado, suave, de manera que el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse si la corriente tiene lugar entre dos planos paralelos, o en capas cilíndricas coaxiales; En el flujo laminar el gradiente de velocidades es diferente de cero. El perfil de velocidad es una curva de forma suave y el fluido se mueve a lo largo de líneas de corriente de aspecto aislado. El flujo se denomina laminar porque aparece como una serie de capas delgadas de fluido (láminas) que se deslizan unas sobre otras. En el flujo laminar las partículas de fluido se mueven a lo largo de las líneas de corriente fijas y no se desplazan de una a otra. El mecanismo de transporte es exclusivamente molecular. Estas se presentan si las fuerzas viscosas son muy fuertes con relación a las fuerzas inerciales

d. Flujo transitorio

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Un flujo transitorio presenta cambios en sus características a lo largo del tiempo para el cual se analiza el comportamiento del canal.

e. EL NÚMERO DE REYNOLDS

Es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracteriza el moviendo de un fluido.

Como todo número adimensional es un cociente, una comparación, en este caso es la relación entre los términos conectivos y los términos viscosos de las ecuaciones de Navier Stokes que gobiernan el movimiento de los fluidos.

Equivalentemente por:

Por ejemplo, un flujo con un número de Reynolds alrededor de 100.000 (típico en el movimiento de una aeronave pequeña, salvo en zonas próximas a la capa límite) expresa que las fuerzas viscosas son 100.000 veces menores que las fuerzas convectivas, y por lo tanto aquellas pueden ser ignoradas. Un ejemplo del caso contrario sería un cojinete axial lubricado con un fluido y sometido a una cierta carga. En este caso el número de Reynolds es mucho menor que 1 indicando que ahora las fuerzas dominantes son las viscosas y por lo tanto las convectivas pueden despreciarse. Otro

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ejemplo: En el análisis del movimiento de fluidos en el interior de conductos proporciona una indicación de la pérdida de carga causada por efectos viscosos.

ρ: densidad del fluido

vs: velocidad característica del fluidoD: diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido o longitud característica del sistema

μ: viscosidad dinámica del fluido

ν: viscsidad cinemática del fluido

III. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR.

a) Cuba de Reynolds.b) Agua, aproximadamente 30 litros.c) 01 termómetro.d) Tinte colorante (fluoresceína sólida o permanganato de potasio)e) Probeta graduada de 500 ml.

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IV. PASOS A SEGUIR EN LA EXPERIENCIA.

1. Nivele el equipo.2. Tome la temperatura de agua y determine el valor de la viscosidad cinemática utilizando

una tabla T & n.3. Establezca cuidadosamente el número de vueltas que da la válvula de descarga de la tubería

de vidrio, desde la posición de cerrada hasta la posición de completamente abierta.Calcule y anote el número de vueltas que le corresponde a 1/5 de abertura total, y a 2/5, 3/5, 4/5, y 5/5 de la abertura total.

4. Agregue agua en la cuba de Reynolds hasta el nivel máximo del vertedero de rebose. Dejar reposar la masa de agua.

5. Diluye el tinte colorante en agua y viértalo en su recipiente, asegurándose previamente de que la válvula del depósito de tinta este cerrada.

6. Abra la válvula de descarga para la primera posición (1/5 de abertura total). El nivel de agua en la cuba deberá permanecer constante, es decir al nivel del rebose del vertedero, para la cual deberá verter en la cuba tanta agua como la que desagua por la válvula de descarga.

7. Abra la válvula del depósito de colorante y observe el tipo de flujo. Anote en su tabla de resultados.

8. Mida el tiempo que demora en descargar un volumen de agua (aprox. 1 litro) por la tubería de vidrio. Efectué tres mediciones y anote los resultados en la tabla de datos.

9. Repita los pasos 4 y 8 para las demás posiciones de abertura de la válvula.