LABORATORIO No 2 Número de Reynolds
José Daniel Olivares Gómez
Introducción
El numero de Reynolds corresponde a un valor adimensional que de alguna manera se obtiene con el aparato de Reynolds. Reynolds. Éste número puede estar dentro de ciertos rangos los cuales caracterizarán al fuido dependiendo del movimiento que éste experimente, experimente, pudiendo ser un fuo laminar !numero de Reynolds peque"o#, turbulento !numero de Reynolds grande# o de transici$n. Es por ello que todo depende del numero que se obtenga. En el presente in%orme se muestra el detalle de lo acontecido en la experiencia número &. 'e muestran datos obtenidos, pasos a seguir en el laboratorio, resultados y conclusiones (nales. Objetivos generales y específcos
)ograr saber a ciencia cierta en base a la experimentaci$n experimentaci$n y además mediante el calculo, de qué tipo de fuo corresponderá un fuido al variar un caudal . El experimento de Reynolds, espec*(camente sirve para identi(car que tipo de fuo circula por una tuber*a, en el cual se debe observar un (lamento de tinta que es inyectado , el cual al estar en contacto con el fuido, se puede observar su comportamiento, y as* obtener datos y sacar conclusiones del fuo en cuesti$n. Marco teórico
)a %$rmula del numero de Reynolds posee variables, variables, y una de ellas es la viscosidad, que puede ser dinámica !utilizada en la en esta experiencia# experiencia# o bien puede ser viscosidad cinemática, cinemática, la cual reduce la %$rmula debido a que la viscosidad cinemática es el cociente entre la viscosidad dinámica y la densidad del fuido, quedando la %ormula de de la siguiente manera+ Re !-m /# 0 v + donde v viscosidad cinemática del fuido v 10p 2on lo que respecta al %actor de %ricci$n para fuos laminares laminares obtenidos con la ecuac*on de /arcy, ésta %ormula tiene una constante en su denominador la cual es 34. Este valor depende de la %orma geométrica de la secci$n transversal del conducto, lo cual para conductos cil*ndricos espec*(camente espec*(camente es 34. 5demás se anade un paper con in%ormaci$n adicional de interés con los tipos de fuos existentes. )as %$rmulas a utilizar concretamente concretamente en la experiencia serán las siguientes+ 6umero de Reynolds+ Re p -m )c 0 1 2audal + 7 5 -m 7-0t
!a utilizar# donde+
- volumen
t tiempo 2on respecto a la longitud caracter*stica por tratarse de una tuber*a circular lisa, en donde el fuido cubre todo el per*metro de la tuber*a, el valor queda de la siguiente manera+ )c 4R8 / R8 radio 8idráulico / diametro de la tuber*a 9actor de %ricci$n+ 9luo laminar, ecuaci$n de %actor de /arcy+ % 340Re 9luo turbulento, correlaci$n de :lasius+ % ;.<=34 0 Re>;.&? Es%uerzo de corte + @ !% p -m> 0 A Descripción del experimento
)uego de realizar el control de =? minutos al comenzar el laboratorio, que evalúa los conocimientos básicos para poder llevar a cabo la experiencia, procedimos a realizar los pasos para utilizar correctamente el aparato de Reynolds. )a experiencia consta de 8acer =; anotaciones di%erentes una de otra debido a caudales distintos. Es
Datos medidos
decir, comenzar con la primera anotaci$n con fuo peque"o, 8asta llegar a la décima medicion de manera creciente. Bara cada medici$n se utiliza un cron$metro y un recipiente graduado para poder obtener los valores de caudales de cada medici$n. Bara ello un compa"ero controla la llave de paso de agua ! de menor a mayor número de vueltas de la llave# para as* realizar las anotaciones confuos crecientes. @ambién se necesita de otros compa"eros para cronometrar en conunto y asi sacar un promedio de tiempos de cada anotaci$n, para poder realizar un cálculo mas preciso con un error despreciable, y tambien se necesita de otro compa"ero que sostenga el recipiente graduado y se percate de los niveles de agua con cual se medirá el caudal a raz$n de un tiempo espec*(co controlado. 2abe destacar que en cada medici$n que se obtiene tambien se analiza visualmente la tinta que pasa por la tuber*a transparente, para as* indicar al tipo de fuo que corresponde el fuido, 8aciendo una anotaci$n de ello. 9inalmente se procede a medir la temperatura del fuido )uego de anotar las =; mediciones se anota el diámetro de la tuber*a para poder utilizarlo en la %$rmula de longitud carcter*stica.
6úmero
-olumen @iempo
6ro @ipo de Reynolds fuo
@ipo de fuo
!visual#
!nro Re#
!m)#
!s#
=
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&A,<<
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laminar
laminar
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D,4?
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laminar
laminar
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C,?A
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laminar
@ransici$n
4
&;;
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laminar
transici$n
?
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transici$n
turbulento
3
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3,&A
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transici$n
turbulento
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turbulento
turbulento
A
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3
turbulento
turbulento
D
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33&<.<4
turbulento
turbulento
D = 0.013 [m] ; Densidad agua = 1000 [Kg/ m3] ; !is"osidad din#mi"a = 0.0010$% [Kg/m&s] Datos calculados
6úmero
2audal mF0sG
-elocidad 6umero de media Reynolds
9actor de %ricci$n
m0sG
Es%uerzo cortante 60m>&G
=
C.;3 x =;>H ;.;?< 3
3?<.C;
;.;DA
;.;<4
&
&.=& x =;>H ;.=?D ?
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<
&.34 x =;>H ;.=DA ?
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H
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4
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H
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error
<.&4 x =;>H ;.&44 ?
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Gráfcos
Análisis de datos
con los datos obtenidos se logra apreciar que con el número de Reynolds solo se obtuvieron dos fuos laminares los cuales %ueron los primeros con caudales peque"os, para luego pasar a fuo de transici$n que cabe destacar que %ueron los dos siguientes a continuaci$n de los fuos laminares y luego de ellos los fuos mayores %ueron turbulentos ! los 3 restantes#.
Irá(camente en la relaci$n de %actor de %ricci$n J 6umero de Reynolds se observa que los valores obtenidos en general son similares, exceptuando el primer numero de Reynolds obtenido en donde el %actor de %ricci$n %ue el mayor !;.;DA#. Bor lo que a medida que el fuo se vuelve mayor, el %actor de %ricci$n se 8ace menor o mas peque"o que el anterior. @ambién se puede notar en el primer grá(co de la relaci$n de velocidad media y numero de
Reynolds, que a medida q aumenta la velocidad también aumenta el numero de Reynolds por lo que el fuo es turbulento con valores sobre los 4;;;, de acuerdo a los rango de Reynolds. !uál es la "unción de las bolitas de vidrio #ue se encuentran dentro del $anco de %ruebas de &eynolds'
'u principal %unci$n es disminuir las turbulencias producidas por el agua que entra en el :anco de Bruebas de Reynolds y as* evitar errores en las mediciones del experimento. !onclusiones
5 pesar de 8aber tratado de cronometrar precisamente el tiempo para cada medici$n en la experiencia, según lo 8ec8o en el laboratorio, no es posible determinar un tiempo exacto para cada medici$n, ya que se necesitan elementos o máquinas que sean capaces de medir precisamente los valores de caudales, puesto que en la experiencia utilizamos un recipiente graduado con las medidas tomadas por nosotros visualmente. Existe di%erencia notable entre las predicciones 8ec8as por nosotros con respecto al tipo de fuo que apreciábamos visualmente en la experiencia para cada medici$n, en comparaci$n con los calculados con el numero de Reynolds. 'olo obtuvimos dos acertados que %ueron los primeros dos y únicos fuos laminares. /i%erenciar un fuo laminar de uno turbulento es de alguna manera no muy %ácil de saberlo puesto que puede ser un fuo de transici$n.
$ibliogra"ía
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cálculos
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realizaci$n de
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