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Laboratorio Experimental Multidisciplinario III
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
Subido el 10/10/2024
1 documento
1 / 16
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Profesor: Ana María Sixto Berrocal
Estrada Hernández José de Jesus
Reyna Hernández Jesús Eduardo
Dávila Moreno Mario
Salazar Espinoza David
Grupo: 1401
Fecha de entrega: 21/09/
Re < 2300. El flujo sigue un comportamiento
laminar.
2300 < Re < 4000 Zona de transición de laminar
a turbulento.
Re > 4000. El fluido es turbulento.
Un flujo laminar se define como aquel en que el fluido se mueve en capas o
laminas, deslizándose suavemente unas sobre otras y existiendo solo intercambio
molecular entre ellas.
Cualquier tendencia hacia la inestabilidad o turbulencia se amortigua por la acción
de las fuerzas cortantes viscosas que se oponen al movimiento relativo de capas
de fluido adyacentes entre sí.
Un flujo turbulento, el movimiento de las partículas es muy errático y se tiene un
intercambio transversal de cantidad de movimiento muy intenso.
El número de Reynolds permite caracterizar la naturaleza del flujo, se trata de un
flujo laminar o de un flujo turbulento, además indica la importancia relativa de la
tendencia del flujo hacia un régimen turbulento respecto de uno laminar y la
posición relativa de este estado dentro de una longitud determinada.
Es un numero adimensional utilizado en la mecánica de fluidos y fenómenos de
transporte para caracterizar el movimiento de un fluido; como todo número
adimensional es un cociente, una comparación. La importancia de este radica en
que nos habla del régimen con que fluye un fluido, lo que es fundamental para el
estudio de este.
Cuando un líquido fluye en un tubo y su velocidad es baja, fluye en líneas
Paralelas a lo largo del eje del tubo; a este régimen se le conoce como “flujo
Laminar”. Conforme aumenta la velocidad y se alcanza la llamada “velocidad
Critica”, el flujo se dispersa hasta que adquiere un movimiento de torbellino en el
que se forman corrientes cruzadas y remolinos; a este régimen se le conoce como
“flujo turbulento”, el paso de régimen laminar a turbulento no es inmediato, sino
que existe un comportamiento intermedio indefinido que se conoce como “régimen
de transición”.
Este número recibe su nombre en honor de Osborne Reynolds (1842-1912), quien
lo describió en 1883.
Flujo laminar. En flujo laminar las partículas fluidas se mueven en trayectorias
paralelas, formando junto de ellas capas o láminas de manera uniforme y regular
como cuando se abre un grifo de agua lentamente hasta que el chorro es
uniforme, estable y ordenado.
Flujo turbulento. En mecánica de fluidos, se llama flujo o corriente turbulentos al
movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se
mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran
formando pequeños remolinos aperiódicos, como por ejemplo el agua en un canal
de gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una partícula se puede predecir
hasta una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de esta es impredecible,
más precisamente caótica.
comportamiento de un fluido.
volumen.
temperatura a la que trabaja el líquido.
2
Donde:
A= Área (m
2
D= Diámetro interno de la
tubería (m)
3
−
Repetimos este procedimiento para el resto de los valores experimentales.
Calculamos el valor del área
2
Con los valores de Q y A determinamos la velocidad
−
3
2
Repetimos este procedimiento para el resto de los valores experimentales.
Cálculo de la viscosidad
Donde:
V= Velocidad (m/s)
Q= Gasto (m
3
/s)
A= Área (m
2
De la literatura consultamos la siguiente tabla que nos muestra valores de
densidad y viscosidad para el agua a diferentes temperaturas, sin embargo,
como observamos no esta 25 ⁰C en la tabla, por lo que hay que interpolar
entre los valores subrayados en la tabla (20 ⁰C y 30 ⁰C) obteniendo los
siguientes valores a 25 ⁰C.
25℃=
3
𝑑𝑖𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐𝑎 25℃
3
Ahora con estos valores determinamos la viscosidad cinemática puesto que
la viscosidad de tablas es la viscosidad dinámica.
𝑑𝑖𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐𝑎
𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎
Donde:
2
𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎
𝑑𝑖𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐𝑎 25℃
3
Tabla 1.2 Numero de Reynolds con tiempo 2
Volumen (L) Tiempo 2 (s) volumen m3 Q (m3/s) V (m/s) Re
Tabla 1.3 Numero de Reynolds con tiempo 3
Volumen (L) Tiempo 3 (seg) volumen m3 Q (m3/seg) V (m/s) Re
Tomaremos como ejemplo los siguientes valores de la tabla 1.
Volumen
Tiempo 1 (s) volumen m3 Q (m3/s) V (m/s) Re
Recordemos que, para flujo laminar con Darcy, tenemos la siguiente ecuación para
calcular el factor de fricción:
Sustituimos el valor del número de Reynolds
NOTA: El valor de altura se obtiene del diámetro, se considera la altura como
el radio de la tubería.
Calculamos L.
Tomando como ejemplo los siguientes valores de Re turbulento de la tabla
1.1, calcularemos el factor de fricción.
Volumen
Tiempo 1 (s) volumen m3 Q (m3/s) V (m/s) Re
2
2
3
Repetimos este procedimiento para el resto de los valores experimentales y
obtenemos la siguiente tabla:
Factor de fricción con Darcy (Turbulento)
Tiempo 1
(Re)
f Tiempo 2
(Re)
f2 Tiempo 3
(Re)
f
Donde:
L= Largo de tubería (m)
D= Diámetro interno de la tubería (m)
Como se puede observar en los resultados obtenidos en la experimentación. Es
que a mayor flujo es mayor el número de Reynolds haciéndose un flujo turbulento
y viceversa, pero este haciéndose más un flujo laminar. Al igual que si el número
de Reynolds es elevado se muestra un flujo elevado y esto indica que las
ecuaciones son directamente proporcionales. Tanto en el régimen laminar con en
el turbulento, pero en este se considera el diámetro del tubo, para así determinar
la longitud de este.
También podemos mencionar que cuando un flujo es turbulento el factor de
fricción de este aumenta, aunque la diferencia entre el flujo laminar y turbulento en
cuanto al factor de fricción es muy poca teniendo valores de 0.6 a 0.1 para flujo
laminar y valores de 0.3 para flujo turbulento.
La importancia de conocer este número es porque nos indica dependiendo de la
magnitud del número que cuanto más elevada sea la viscosidad de un fluido
mayor podrá ser el diámetro de la tubería sin que el flujo deje de ser laminar,
puesto que las densidades de los líquidos son casi todas del mismo orden de
magnitud.
Mott, R. (2006). Mecánica de Fluidos. México: Pearson Educación.
Cortes, C. (2015). Resistencia en Fluidos. Octubre 19,2020, de SlideShare
Sitio web: https://es.slideshare.net/carloscortez66/calculo-hidraulica
Mott, R. (2000). Mecánica de fluidos aplicada. México: Pearson Educación.
