INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

LABORATORIO DE FENOMENOS DE TRANSPORTE

PRACTICA 2Determinacin del Numero de Reynolds

ALUMNO: CANO MARTINEZ LUIS ARTURO

GRUPO: 2IV21

EQUIPO: 1

1- Introduccin1.1- Determinacin del Numero de ReynoldsEl experimento de Reynolds consiste en determinar los factores que afectan el movimiento de un fluido y en qu forma lo afectan.El movimiento de un fluido puede ser sinuoso (turbulento) o directo (laminar) dependiendo de: La viscosidad La velocidad La longitud Las circunstancias que determinan si el movimiento de tropas ser una marcha o una confusin se parecen mucho a aquellas que determinan si el movimiento ser directo o sinuoso. En ambos casos existe cierta influencia necesaria para el orden: con las tropas es la disciplina; con el agua, su viscosidad o aglutinacin. Cuanto mejor sea la disciplina de las tropas, o bien ms glutinoso sea el fluido, menos probable es que el movimiento regular se altere en alguna ocasin. Por otro lado; velocidad y tamao son en ambos casos favorables a la inestabilidad: tanto ms grande es la armada y ms rpidas sus evoluciones tanto mayor es la oportunidad de desorden; as como el fluido, cuanto ms ancho sea el canal y ms rpida la velocidad tanto mayor es la probabilidad de remolinos.Con esto Reynolds concluye que la condicin natural de un fluido no es el orden sino el desorden.En una longitud dada de tubera horizontal de dimetro constante por la cual circula un fluido bajo presin, la prdida de energa se da como la diferencia de cabeza de presin entre los dos puntos de inters.Este experimento se debe a Osborne Reynolds y fue el primer experimento para la determinacin de las condiciones que diferencian el rgimen laminar del rgimen turbulento, as como el rgimen de transicin entre ambos.Se denomina rgimen laminar cuando solo tiene lugar en el fluido movimientos de traslacin y deformacin, las trayectorias y lneas de corriente de las diferentes partculas del fluido se disponen paralelamente, pudindose considerar el movimiento del fluido a lo largo de capas o laminas que no se mezclan ni se cruzan entre si. Bajo estas condiciones, las trayectorias de las partculas de colorante pueden ser fcilmente identificadas como una lnea.Se denomina rgimen turbulento cuando las partculas de un fluido estn sometidas a los movimientos de traslacin, rotacin y deformacin. El flujo resulta desordenado y las lneas de corriente se entrecruzan entre si. Bajo estas condiciones, el colorante se dispersa en el agua y la trayectoria de sus partculas no puede ser observada.

1.2- Expresiones

La determinacin del nmero de Reynolds esta en funcin de la velocidad crtica del fluido que corresponde con la velocidad de paso de rgimen laminar a turbulento.

Los valores de la viscosidad cinemtica del agua a diferentes temperaturas se muestran en la siguiente tabla:

TEMPERATURA CVISCOSIDAD CINEMATICA(m2/s). 10-6

51.520

101.308

151.142

201.007

250.897

300.804

350.727

400.661

500.556

Si al medir con el termmetro la temperatura es, por ejemplo 18 C, y como se puede observar no aparece en la tabla, se proceder a interpolar para obtener el valor dado.

1.3- Descripcin del equipo Osborne-Reynolds.

El accesorio consiste en un depsito cilndrico dotado de una tobera acoplada a un tubo de cristal o de metacrilato que permite la visualizacin del fluido, un rebosadero que garantiza la homogeneidad del caudal y una aguja acoplada a un depsito desde el que se suministra el colorante. El agua se alimenta por la base del depsito de Tanque Elevado.

2.0- Desarrollo Experimental2.1- Descripcin del material de LaboratorioEquipo Necesario Tanque Elevado. Equipo de Osborne-Reynolds. Termmetro. ColoranteElementos del equipo Osborne-Reynolds

1. Depsito de 300 ml de capacidad para aadir tinta o colorante para la visualizacin del rgimen laminar o turbulento.2. Vlvula de inyeccin de colorante.3. Tornillo de sujecin del inyector de tinta4. Inyector de tinta5. Tobera de admisin de agua6. Tubo de visualizacin.7. Vlvula de control.8. Tubera de alimentacin de agua.9. Descarga del rebosadero.10. Nivel del rebosadero.

Especificaciones. Dimetro interior del tubo de vidrio: 10 mm. Dimetro exterior del tubo de vidrio: 13 mm. Longitud de la tubera de visualizacin: 700 mm. Capacidad del depsito de colorante: 0.3 litros. Capacidad del depsito de ensayo: 10 litros. Vlvula de control de flujo: tipo membrana.2.2- Metodologa ExperimentalEl experimento consiste en determinar las condiciones que diferencian el rgimen laminar, de transicin y turbulento en un fluido (agua), as como el perfil de sus velocidades reproduciendo el experimento de Osborne Reynolds.

Para observar el perfil de la distribucin de velocidades, el deposito estar necesariamente abierto permitiendo que el colorante caiga a gota en el tubo de visualizacin. Cuando la vlvula de control est abierta en rgimen laminar, la gota de colorante, adopta un perfil de paraboloide.

Para medir y anotar el valor del caudal correspondiente a cada una de las posiciones de la vlvula de control de flujo, sobre la que se actuar consiguiendo una apertura progresiva de la misma y, posteriormente, un cierre tambin escalonado.

Relacione el rgimen visualizado en la corriente coloreada con los valores del nmero de Reynolds correspondientes.

Si Reynolds 4000 el flujo es turbulento

2.2.1-Procedimiento1. Llenar el depsito (1) con aproximadamente 100 ml de agua y se aade 1 ml de colorante.2. El equipo de Reynolds debe estar colocado sobre un Banco fijo.3. Conectar su tubera de alimentacin (8) al Tanque elevado.4. Se baja el inyector (4), mediante el tornillo (3), hasta colocarlo justo sobre la tobera (5) de entrada al tubo de visualizacin de flujo (6).5. Cerrar la vlvula de control de flujo (7). El tubo de salida del rebosadero (9) deber introducirse al drenaje.6. Abrir la vlvula del Tanque elevado y llenar lentamente el depsito hasta alcanzar el nivel del rebosadero (10). Y cierre la vlvula del Tanque elevado.7. Abra y cierre varias veces la vlvula de control de flujo (7) para purgar el tubo de visualizacin.8. Dejar que se estabilice completamente el lquido en el aparato dejando pasar al menos 5 minutos antes de proceder al experimento. En esta espera, procedemos a medir la temperatura del agua.9. Abra la vlvula del Tanque elevado hasta que el agua salga por el rebosadero. Abrir parcialmente la vlvula de control (7) y cuando se consiga un nivel constante en el interior del cilindro (que sobrepase la tobera y el inyector), abrir poco a poco la vlvula de inyeccin de colorante (2) hasta conseguir una corriente lenta con el colorante.10. Mientras el flujo de agua sea lento, el colorante traza una lnea paralela en el interior del tubo de visualizacin de flujo (Rgimen Laminar). Incrementando el flujo, abriendo progresivamente la vlvula de control (7), observar que se mantenga el nivel constante hasta el rebosadero y a su vez sigua abriendo la vlvula de control de flujo (7), irn apareciendo alteraciones en el colorante, empezar a oscilar (Rgimen de Transicin) hasta que finalmente, el colorante se dispersa completamente en el agua (Rgimen Turbulento).2.2.2- Tabla de datos ExperimentalesMedicionesTiempo () [seg]Volumen (v)[m]Caudal (Q)[m/s]

100.000310.000031

100.000310.000031

1100.000310.000031

100.00030.00003

100.000280.000028

100.000320.000032

100.000320.000032

2100.000310.000031

100.000310.000031

100.000320.000032

100.000490.000049

100.000490.000049

3100.000480.000048

100.000490.000049

100.000480.000048

100.000540.000054

100.000540.000054

4100.000540.000054

100.000520.000052

100.00540.00054

100.00060.00006

100.00060.00006

5100.000620.000062

100.000620.000062

100.00060.00006

Tabla en promedio de los datos ExperimentalesMedicionesTiempo () [seg]Volumen (v) [m]Caudal (Q) [m/s]

1100.0003020.0000302

2100.0003160.0000316

3100.0004860.0000486

4100.0005360.0000536

5100.0006080.0000608

2.2.3- Secuencia de ClculosConstantesD =0.01 m

Agua =0.001 kg/ms

A =0.00007854 m

Agua =1000 kg/m

Medicin 1-Datos experimentalesQ= 0.000302 m/s= 10 s

-Volumen QQ= Gasto Volumtricov=volumen= tiempov= (0.000302 m/s) (10 s) = 0.000302 m

-rea

A= reaD= Dimetro interiorA= = 0.00007854 m

-Velocidad

V= velocidadQ= Gasto VolumtricoA= reaV = = 0.384517443 m/s

-Reynolds

D= Dimetro interiorV= velocidad= Densidad= Viscosidad del fluido

Re= = 3845.174433

2.2.4- Tabla de ResultadosMedicionesTiempo () [seg]Volumen (v) [m]Caudal(Q) [m/s]Velocidad(V) (m/s)Reynolds(Re)Rgimen

1100.0003020.00003020.3845174433845.174433Transitorio

2100.0003160.00003160.4023427554023.427553Transitorio

3100.0004860.00004860.6187929726187.929717Turbulento

4100.0005360.00005360.68245486824.548001Turbulento

5100.0006080.00006080.7741278337741.27833Turbulento

3.0 Anlisis de Resultados- En esta prctica se procedi a tomar 5 mediciones con diferentes aperturas en la vlvula de globo para determinar el nmero de Reynolds y de ah nombrar el tipo de rgimen que presenta, tomando en cuenta que si el Re es menos a 2100 se tomara como flujo laminar, si Re es mayor a 2100 pero menor a 4100 es un flujo transitorio y si el Re es mayor a 4100 es un flujo turbulento.- En cada una de las mediciones se consideraron 5 valores cada 10 segundos.- Se saco un promedio de cada medicin obteniendo as solo 5 lecturas.- Calculando el rea tuvimos un valor muy pequeo que fue de 0.00007854m- En la primera medicin presento un Re de 3845.174433, se considero como flujo transitorio ya que su Re es mayor a 2100 pero menor a 4100.

- En la segunda medicin se presento un Re de 4023.427553, presentando un flujo transitorio ya que es menor de 4100.

-En la tercera medicin tuvimos un Re de 6187.929717, tomndose como flujo turbulento por ser mayor a 4100.

- En la cuarta medicin tuvimos un Re de 6824.548001, tambin flujo turbulento.

- En la ltima medicin obtuvimos el Re de 7741.27833, siendo un flujo turbulento.

4.0- Conclusin- Como ya observamos todas las mediciones realizadas obtuvimos un rgimen turbulento esto fue por que la apertura de la vlvula de globo fue de gran magnitud.

- En esta prctica al determinar el numero de Reynolds, realizando 5 diferentes mediciones con diferentes aperturas en la vlvula de globo dndonos como resultado en todas las mediciones un rgimen turbulento ya que se sabe que se considera turbulento al tener un Reynolds mayor a 4000, en las mediciones el valor mas pequeo fue de 38197097.02 en la primera medicin considerndose como un rgimen turbulento y en el valor mas alto obtuvimos un Reynolds de 7894.066718 en la ultima medicin de igual manera considerado un rgimen turbulento.

5.0- Bibliografa-R. Byron Bird, Warren E. Stewart, fenmenos de transporte 2da edicin

-Yunus A. Cengel y John M, Mecnica de fluidos. Fundamento y aplicaciones 2da edicin.

-Robert L. Mott, Mecnica de Fluidos, sexta edicin.

TareaQuien fue Reynolds

Osborne Reynolds (Belfast, Irlanda del Norte, 23 de agosto de 1842 - Watchet, Inglaterra, 21 de febrero de 1912), fue un ingeniero y fsico irlands. Estudi las turbinas hidrulicas y la propulsin por hlices y perfeccion los frenos hidrulicos. Se especializ en el estudio del movimiento de los fluidos, en particular de los fluidos viscosos, en los que destac la importancia de un coeficiente adimensional, conocido como nmero de Reynolds, que relaciona las fuerzas de inercia y de viscosidad de un fluido.En qu consiste el experimento de ReynoldsEl experimento consiste en un tubo de cristal con su boca abocinada terminada envlvula. En el tubo entre agua, desde un recipiente en reposo a una velocidadcontrolada por dicha vlvula, hay un pequeo depsito que contiene un colorantefuerte que se inyecta a la entrada del tubo de vidrio, por un tubo pequeo terminadoen una boquilla.El experimento de Reynolds trata de determinar los factores que afectan elmovimiento de un fluido y en qu forma lo afectan. Este movimiento puede ser"sinuoso" (turbulento) o "directo" (laminar) dependiendo de:

-La viscosidad cinemtica del fluido.-La velocidad de la corriente.-La longitud caracterstica del conducto que transporta el fluido.

Que tipos de flujo se puede determinar mediante ReynoldsPara aplicaciones prcticas del flujo en tuberas, encontramos que si el nmero de Reynolds para el flujo es menor que 2100, este ser laminar. Si el nmero de Reynolds es mayor que 4100, el flujo ser turbulento En el rango de nmeros de Reynolds entre 2100 y 4100 es imposible predecir que flujo existe; por tanto le denominaremos regin de transicin.Que aplicaciones se le puede dar al nmero de ReynoldsEl nmero de Reynolds puede ser difcil de entender ya que es una ecuacin cientfica que examina las caractersticas del movimiento del fluido y del aire o de una turbulencia. En otras palabras, "el nmero de Reynolds determina cmo se mueve un lquido en una pipa o como el aire se mueve a travs del ala de un avin". El nmero de Reynolds ayuda a determina el movimiento de un fluido.

Determina si el aire o el fluido es "laminar (en capas delgadas) o turbulento (pesado)".Caractersticas de los flujos laminares transitorios y turbulentosSe denomina rgimen laminar cuando solo tiene lugar en el fluido movimientos de traslacin y deformacin, las trayectorias y lneas de corriente de las diferentes partculas del fluido se disponen paralelamente, pudindose considerar el movimiento del fluido a lo largo de capas o laminas que no se mezclan ni se cruzan entre s. Bajo estas condiciones, las trayectorias de las partculas de colorante pueden ser fcilmente identificadas como una lnea.Se denomina rgimen Transitorio donde la lnea del colorante pierde estabilidad formando pequeas ondulaciones variables en el tiempo, mantenindose sin embargo delgada.

Se denomina rgimen turbulento cuando las partculas de un fluido estn sometidas a los movimientos de traslacin, rotacin y deformacin. El flujo resulta desordenado y las lneas de corriente se entrecruzan entre si. Bajo estas condiciones, el colorante se dispersa en el agua y la trayectoria de sus partculas no puede ser observada.

Como afecta la temperatura en un los gasesLa temperatura es una medida de la intensidad del calor, y el calor a su vez es una forma de energa que podemos medir en unidades de caloras. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno fro, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo fro.La temperatura de un gas es proporcional a la energa cintica media de las molculas del gas. A mayor energa cintica mayor temperatura y viceversa. La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin.