INSTITUTO TECNOLGICO DE MEXICALI

INGENIERIA QUIMICA AMBIENTAL

LABORATORIO INTEGRAL I

REPORTE

PRACTICA NO.3:

Obtencin del numero de Reynolds

Alumnas:

Mara Guadalupe Rangel Gonzlez

Garca Fabin Claudia Yesenia

Profesor:

NORMAN EDILBERTO RIVERA PAZOS

FECHA DE ENTREGA: 12 FEB 2010

ndice.

1. OBJETIVOS ............................................................................................................................... 1

2. MOTIVACION ........................................................................................................................... 1

3. FUNDAMENTO TEORICO ...................................................................................................... 1

-EL EQUIPO ............................................................................................................................... 1

-FENOMENO FISICO SIMPLIFICADO ................................................................................... 2

-HIPOTESIS................................................................................................................................ 3

-MODELO MATEMATICO ...................................................................................................... 3

4. DISEO DE LA PRACTICA .................................................................................................... 4

-HOJA DE DATOS ..................................................................................................................... 4

-EQUIPO Y MATERIALES ....................................................................................................... 5

-DESARROLLO DE LA PRCTICA ........................................................................................ 6

5. REALIZACION DE LA PRCTICA ........................................................................................ 6

-MEDICIONES ........................................................................................................................... 6

-OBSERVACIONES: ................................................................................................................. 7

6. ANALISIS DE DATOS Y RESULTADOS: .............................................................................. 8

-CLCULOS .............................................................................................................................. 8

-GRAFICAS ................................................................................................................................ 9

7. DISCUSION Y CONCLUSIONES .......................................................................................... 10

8. SUGERENCIAS Y RECOMENDACIONES .......................................................................... 10

9. REFERENCIAS ........................................................................................................................ 14

1. OBJETIVOS:

-Comprender la importancia del nmero de Reynolds en el estudio del comportamiento de

flujos.

-Calcular mediciones del nmero de Reynolds para flujos en diferentes condiciones mediante

datos conocidos.

2. MOTIVACION:

Por motivo de no poder observar directamente el tipo de flujo en una tubera cerrada, siendo de

especial importancia para un ingeniero qumico el comportamiento de ste, se hace uso del

numero de Reynolds como un punto de partida para determinar las caractersticas de un fluido

que fluye a travs de una tubera, a partir de datos y la sustancia ya conocidos en el sistema.

3. FUNDAMENTO TEORICO:

-Qu es el nmero de Reynolds?

Es un valor que nos ayuda a identificar la naturaleza de un flujo en una tubera, ya sea laminar,

en transicin o turbulento.

-De cules variables depende?

Depende de la densidad, velocidad, dimetro o longitud y viscosidad dinmica, en trminos de

sta; y de la velocidad, dimetro y viscosidad cinemtica, en trminos de sta.

-EL EQUIPO.-

Mesa de Hidrodinmica del Laboratorio de Qumica.

-FENOMENO FISICO SIMPLIFICADO.-

Numero de Reynolds

Reynolds (1874) estudi las caractersticas de flujo de los fluidos inyectando un trazador dentro

de un lquido que flua por una tubera. A velocidades bajas del lquido, el trazador se mueve

linealmente en la direccin axial. Sin embargo a mayores velocidades, las lneas del flujo del

fluido se desorganizan y el trazador se dispersa rpidamente despus de su inyeccin en el

lquido. El flujo lineal se denomina Laminar y el flujo errtico obtenido a mayores velocidades

del lquido se denomina Turbulento

Las caractersticas que condicionan el flujo laminar dependen de las propiedades del lquido y de

las dimensiones del flujo. Conforme aumenta el flujo msico aumenta las fuerzas del momento o

inercia, las cuales son contrarrestadas por la por la friccin o fuerzas viscosas dentro del lquido

que fluye. Cuando estas fuerzas opuestas alcanzan un cierto equilibrio se producen cambios en

las caractersticas del flujo. En base a los experimentos realizados por Reynolds en 1874 se

concluy que las fuerzas del momento son funcin de la densidad, del dimetro de la tubera y de

la velocidad media. Adems, la friccin o fuerza viscosa depende de la viscosidad del lquido.

Segn dicho anlisis, el Nmero de Reynolds se defini como la relacin existente entre las

fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas (o de rozamiento).

Este nmero es adimensional y puede utilizarse para definir las caractersticas del flujo dentro de

una tubera.

El nmero de Reynolds proporciona una indicacin de la prdida de energa causada por efectos

viscosos. Observando la ecuacin anterior, cuando las fuerzas viscosas tienen un efecto

dominante en la prdida de energa, el nmero de Reynolds es pequeo y el flujo se encuentra en

el rgimen laminar. Si el Nmero de Reynolds es 2100 o menor el flujo ser laminar. Un nmero

de Reynolds mayor de 10 000 indican que las fuerzas viscosas influyen poco en la prdida de

energa y el flujo es turbulento.

Flujo laminar.

A valores bajos de flujo msico, cuando el flujo del lquido dentro de la tubera es laminar, se

utiliza la ecuacin demostrada en clase para calcular el perfil de velocidad (Ecuacin de

velocidad en funcin del radio). Estos clculos revelan que el perfil de velocidad es parablico y

que la velocidad media del fluido es aproximadamente 0,5 veces la velocidad mxima existente

en el centro de la conduccin.

Flujo turbulento.

Cuando el flujo msico en una tubera aumenta hasta valores del nmero de Reynolds superiores

a 2100 el flujo dentro de la tubera se vuelve errtico y se produce la mezcla transversal del

lquido. La intensidad de dicha mezcla aumenta conforme aumenta el nmero de Reynolds

desde 4000 hasta 10 000. A valores superiores del Nmero de Reynolds la turbulencia est

totalmente desarrollada, de tal manera que el perfil de velocidad es prcticamente plano, siendo

la velocidad media del flujo aproximadamente 0.8 veces la velocidad mxima.

-HIPOTESIS.-

Se pretende por medio de la realizacin de esta prctica obtener el numero de Reynolds,

utilizando datos obtenidos experimentalmente y asi comprobar cuando un flujo es laminar y

turbulento de una manera didctica.

-MODELO MATEMATICO.-

Frmula para calcular la velocidad la cual necesitamos para calcular el nmero de Reynolds.

Donde A es el rea en metros cuadrados (m2), por donde pasa el fluido en la tubera, Q es el flujo

volumtrico en metros cbicos sobre segundo (m3/s) y D el dimetro interno de la tubera en

metros (m)

Frmula para calcular el nmero de Reynolds.

Es la viscosidad cinemtica que en metros cuadrados sobre segundo (m2/s).

Sustituyendo la velocidad en la formula numero 3 obtenemos otra frmula para obtener el

numero de Reynolds.

D (m)

4. DISEO DE LA PRCTICA:

-VARIABLES Y PARAMETROS.-

Para poder obtener el nmero de Reynolds es necesario conocer la velocidad del fluido, esta se

calcula con el caudal o flujo volumtrico (Q) y el rea de seccin transversal a partir del

dimetro interno dada en las especificaciones de la tubera con la frmula para sacar el rea de

un crculo.

Habiendo obtenido la velocidad, para poder obtener en nmero de Reynolds hara falta la

viscosidad cinemtica, esta se obtiene a partir de tablas donde se busca dependiendo a que

temperatura se encuentra el fluido.

-HOJA DE DATOS.-

Obtencin del nmero de Reynolds.

4 de Febrero del 2010.

Tubo PVC 20mm x 1.5 =17mm (dimetro interno).

Repeticiones

Q(m3/s)

Medido

V(m2/s)

Calculado

Re

Calculado

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Tubo PVC 32mm x 1.5 = 29mm (dimetro interno).

Repeticiones

Q(m3/s)

Medido

V(m2/s)

Calculado

Re

Calculado

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

-EQUIPO Y MATERIALES.-

*Mesa hidrodinmica y complementos (mangueras, tanto para la presin como para el lquido).

*Agua suficiente para el llenado del tanque del equipo (mesa hidrodinmica).

-DESARROLLO DE LA PRCTICA.-

Para obtener un completo desarrollo de la practica se tiene que disponer del uso del equipo que

es una mesa hidrodinmica la cual consta de un tanque (2) al que se le debe llenar con liquido,

en este caso agua, para asi tener una fuente de alimentacin hacia las mangueras que van

conectadas a las tuberas que forman parte del equipo, esta vez solo se utilizaran dos de las

tuberas de PVC, cuyo dimetro interior es de 17mm y 29mm; antes de encender el equipo hay

que confirmar que las vlvulas del registrador electrnico de la presin (6) se encuentren

cerradas y hay que conectar las mangueras correspondientes a la presin a esta parte del equipo y

a las respectivas tuberas (las mangueras se conectan al registrador electrnico de la presin (en

este caso a P1 y P2) y en la parte de las tuberas que est diseada con entradas para tomar la

presin (esto con el fin de evitar que fluya liquido hacia el exterior), debido a que solo es de

inters para esta prctica conocer las mediciones de Q (caudal, capacidad, gasto, etc.) a

diferentes aberturas de la vlvula mariposa (llave de descarga) (11); por otra parte al encender el

equipo es necesario verificar que el rotor de el sensor de flujo del impulsor (12) que se encuentra

del lado de la llave de descarga correctamente e iniciar la toma de mediciones de la manera

adecuada por medio del gabinete de interruptores con caratulas digitales (5) (de manera que se

reduzca Q de dos en dos unidades, hasta llegar de 8 a 10 tomas de datos).

5. REALIZACION DE LA PRCTICA:

-MEDICIONES.-

Tubo PVC dimetro interno 17 mm

Repeticiones Q(m3/s)

1 0.00035333

2 0.00032333

3 0.00029167

4 0.000255

5 0.00022

6 0.00019167

7 0.00016

8 0.00012167

9 9.1667E-05

10 5.8333E-05

Tubo PVC dimetro interno 29 mm

Repeticiones Q(m3/s)

1 0.00035667

2 0.00032167

3 0.00028667

4 0.00025667

5 0.000225

6 0.00019167

7 0.00016

8 0.00012667

9 0.00009

10 6.1667E-05

-OBSERVACIONES.-

-No olvidar conectar las mangueras al registrador electrnico de la presin y a las dos tuberas

PVC (cada una en su debido orden), para evitar el derramamiento del fluido, y adems verificar

que las vlvulas del registrador estn cerradas, ya que en esta prctica no es de inters conocer la

diferencia de presiones.

-Verificar que el rotor del sensor de flujo del impulsor funcione de la manera adecuada al

encender el equipo.

-Tomar los datos lo ms exactos y precisos posibles, para una mejor interpretacin de los

mismos.

-Anotar la temperatura inicial antes de tomar la primera medicin de Q.

6. ANALISIS DE DATOS Y RESULTADOS:

Por medio de las mediciones obtenidas de Q se calculara el nmero de Reynolds con datos

obtenidos de la manera experimental, donde a partir de los cuales se realizara la grafica (Q vs

Re) correspondiente para comparar con los datos ya obtenidos tericamente, respecto a un flujo

laminar y turbulento.

-CLCULOS.-

Tubo PVC dimetro interno 17 mm

Repeticiones Q(m3/s) V(m2/s) Re

1 0.00035333 1.55667119 2.20E+04

2 0.00032333 1.42450099 2.01E+04

3 0.00029167 1.28498801 1.82E+04

4 0.000255 1.12344666 1.59E+04

5 0.00022 0.9692481 1.37E+04

6 0.00019167 0.84442069 1.19E+04

7 0.00016 0.70490771 9.97E+03

8 0.00012167 0.53602357 7.58E+03

9 9.1667E-05 0.40385337 5.71E+03

10 5.8333E-05 0.2569976 3.63E+03

Tubo PVC dimetro interno 29 mm

Repeticiones Q(m3/s) V(m2/s) Re

1 0.00035667 0.53997872 1.30E+04

2 0.00032167 0.48699015 1.17E+04

3 0.00028667 0.43400159 1.05E+04

4 0.00025667 0.38858282 9.38E+03

5 0.000225 0.34064078 8.22E+03

6 0.00019167 0.29017548 7.00E+03

7 0.00016 0.24223344 5.84E+03

8 0.00012667 0.19176814 4.63E+03

9 0.00009 0.13625631 3.29E+03

10 6.1667E-05 0.09336081 2.25E+03

-GRAFICAS.-

7. DISCUSION Y CONCLUSIONES:

A travs del anlisis de las graficas se encontr la comprobacin experimental de la relacin

directamente proporcional e inversamente proporcional del numero de Reynolds vs el caudal.

8. SUGERENCIAS Y RECOMENDACIONES:

-Tener un mayor orden en el manejo del equipo y en la toma de las mediciones.

9. REFERENCIAS:

-Mecnica de fluidos, Merle C. Potter, David C. Wiggert

-Manual de la mesa hidrodinmica. Modelo HM 112 Marca Gunt Hamburg.

-http://www.practiciencia.com.ar/cfisicas/mecanica/fluidos/flujo/numreyn/index.html

-http://tarwi.lamolina.edu.pe/~dsa/Reynold.htm