Informe de Cuba de Reynolds

Prof.: Vilchez Vilchez Pérez

Cuba de Reynolds Universidad Nacional del Callao

INTRODUCCION El con conoc ocim imie ient ntoo de la estru estruct ctura ura inte intern rnaa del del fluj flujoo de un flui fluido do en movi movimi mient entoo es importante, por que permite clasificarlo para ser estudiado detalladamente, definiéndolo en forma cuantitativa. Para definir el tipo de flujo en forma cuantitativa, se debe tener presente el número de Reynolds. El análisis de tales flujos es importante en los muchos casos en que el fluido se debe transportar de un lugar a otro. Por ejemplo, para determinar las necesidades del bombeo en un sistema de abastecimiento de agua, deben calcularse las cadas de presi!n ocasionadas  por el ro"amiento en las tuberas. #n estudio semejante se lleva a cabo para determinar el flujo de salida de un recipiente por  un tubo ! por una red tuberas.

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OBJETIVOS 

Visualizar los distintos regimenes de flujo en una tubería

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Determinar los números de Reynolds correspondientes a los regimenes de flujo visualizados

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MARCO TEÓRICO FLUJ! "#$%&R'!"(L'! '!)*$"#*R" '# $#DU$)! * &R'!"+# 'stos flujos cumplen el llamado teorema de (ernoulli, enunciado por el matem-tico y científico suizo Daniel (ernoulli. 'l teorema afirma /ue la energía mec-nica total de un flujo incompresible y no viscoso 0sin rozamiento1 es constante a lo largo de una línea de corriente. Las líneas de corriente son líneas de flujo imaginarias /ue siempre son paralelas a la direcci2n del flujo en cada punto, y en el caso de flujo uniforme coinciden con la trayectoria de las partículas individuales de fluido. 'l teorema de (ernoulli implica una relaci2n entre los efectos de la presi2n, la velocidad y la gravedad, e indica /ue la velocidad aumenta cuando la presi2n disminuye. &ara el autor Jo3n %uller4 5'ste principio es importante para la medida de flujos, y tambi6n puede emplearse para predecir  la fuerza de sustentaci2n de un ala en vuelo. FLUJ D' U# FLU"D R'*L Los problemas de flujos de fluidos reales son muc3o m-s complejos /ue el los fluidos ideales, debido a los fen2menos causados por la e7istencia de la viscosidad. La viscosidad introduce resistencias al movimiento, al causar, entre las partículas del fluido y entre 6stas y las paredes limítrofes, fuerzas de corte o de fricci2n /ue se oponen al movimiento8 para /ue el flujo tenga lugar, debe realizarse trabajo contra estas fuerzas resistentes, y durante el proceso parte de la energía se convierte en calor. La inclusi2n de la viscosidad permite tambi6n la posibilidad de dos regímenes de flujo permanente diferente y con frecuencia situaciones de flujo completamente diferentes a los /ue se producen en un fluido ideal. )ambi6n los efectos de viscosidad sobre el perfil de velocidades, invalidan la suposici2n de la distribuci2n uniforme de velocidades.

Reynolds estudi2 las características de flujo de los fluidos inyectando un trazador dentro de un lí/uido /ue fluía por una tubería. * velocidades bajas del lí/uido, el trazador se mueve linealmente en la direcci2n a7ial. !in embargo a mayores velocidades, las líneas del flujo del fluido se desorganizan y el trazador  se dispersa r-pidamente despu6s de su inyecci2n en el lí/uido. 'l flujo lineal se

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denomina Laminar y el flujo err-tico obtenido a mayores velocidades del lí/uido se denomina )urbulento

Las características /ue condicionan el flujo laminar dependen de las propiedades del lí/uido y de las dimensiones del flujo. $onforme aumenta el flujo m-sico aumenta las fuerzas del momento o inercia, las cuales son contrarrestadas por la por la fricci2n o fuerzas viscosas dentro del lí/uido /ue fluye. $uando estas fuerzas opuestas alcanzan un cierto e/uilibrio se producen cambios en las características del flujo. 'n base a los e7perimentos realizados por Reynolds en 9:;< se concluy2 /ue las fuerzas del momento son funci2n de la densidad, del di-metro de la tubería y de la velocidad media. *dem-s, la fricci2n o fuerza viscosa depende de la viscosidad del lí/uido. !egún dic3o an-lisis, el #úmero de Reynolds se defini2 como la relaci2n e7istente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas 0o de rozamiento1.

Donde4 V es velocidad promedio del fluido, = densidad, D di-metro del conducto, > viscosidad din-mica del fluido a temperatura ambiente 'ste número es adimensional y puede utilizarse para definir las características del flujo dentro de una tubería. 'l número de Reynolds proporciona una indicaci2n de la p6rdida de energía causada por efectos viscosos. bservando la ecuaci2n anterior, cuando las fuerzas viscosas tienen un efecto dominante en la p6rdida de energía, el número de Reynolds es pe/ue?o y el flujo se encuentra en el r6gimen laminar. !i el #úmero de Reynolds es @9AA o menor el flujo ser- laminar. Un número de Reynold mayor de 9A AAA indican /ue las fuerzas viscosas influyen poco en la p6rdida de energía y el flujo es turbulento. Flujo laminar4 'n el flujo laminar el gradiente de velocidades es diferente de cero. 'l perfil de velocidad es una curva de forma suave y el fluido se mueve a lo largo de líneas de corriente de aspecto aislado. 'l flujo se denomina laminar  por/ue aparece como una serie de capas delgadas de fluido 0l-minas1 /ue se deslizan unas sobre otras. 'n 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. 'l concepto de fricci2n en el fluido es una analogía adecuada para el esfuerzo cortante m-s aún es realmente el resultado de una transferencia de momento molecular, de fuerzas intermoleculares o de ambas cosas.

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)aminar* lneas paralelas, no se cru"an ni se bifurcan. +emperatura y velocidad constantes en cada punto con t.

Flujo turbulento4 !e conoce como flujo turbulento al movimiento desordenado de un fluido4 'ste se caracteriza por fluctuaciones al azar en la velocidad del fluido y por un mezclado intenso. 'l patr2n desordenado de burbujas cercanas a la parte inferior de la pared del canal es el resultado del mezclado del flujo turbulento en esa zona.

+urbulento* lneas formando remolinos, se cru"an y se bifurcan. +emperatura y velocidad fluctúan en cada punto con t, en torno a un valor  medio.

Flujo de transici2n4 'l flujo laminar se transforma en turbulento en un proceso conocido como transici2n8 a medida /ue asciende el flujo laminar se convierte en inestable por mecanismos /ue no se comprenden totalmente. 'stas inestabilidades crecen y el flujo se 3ace turbulento. #úmero de Reynolds crítico superior y Reynolds crítico inferior4 !e pueden calcular de acuerdo al flujo /ue aparezca en la $uba de Reynolds, depender- de si el flujo es turbulento o laminar. 'stos números críticos nacen de las relaciones de viscosidad cinem-tica, densidad de masa, longitud y velocidad. !e dice4 !i Re B @AAA el flujo es laminar  !i @AAA B Re B