INFORME DE LABORATORIO MECANICA DE FLUIDOS (1).docx

mecanica de fluidos practica semana 01 informe de laboratorio, numero de reynolds obtencion y desarrollo de la formula

1. UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE ESTUDIOS DE INGENIERÍA CIVIL







MECÁNICA DE FLUIDOS

TEMA: DETERMINACIÓN DEL NUMERO DE REYNOLDS

DOCENTE: SAGASTEGUI PLASENCIA FIDEL


INTEGRANTES:

❖ VASQUEZ CRISANTO ITALO
❖ RODRIGUEZ CARRANZA DIEGO
❖ ALEJO VENTURA JOSE
❖ ALTAMIRANO SANCHEZ JOS UE
❖ YOVERA ESPINOZA GERSON




TRUJILLO
2024

2. INTRODUCCIÓN

Los ingenieros se preocupan constantemente por prever, entender y controlar el
movimiento de los fluidos para adaptarlos a las operaciones necesarias. Esto implica
que los flujos tengan patrones estables o inestables en el tiempo, lo que a su vez
conlleva la distinción entre flujos "Laminar" o "Turbulento".

La distinción entre flujo laminar y turbulento radica en la respuesta ante una pequeña
alteración en el flujo, es decir, una perturbación en el vector de velocidad. En el caso
de que la perturbación afecte únicamente en la dirección del flujo, se considera que
el patrón de flujo es laminar, ya que no hay componentes en dirección transversal que
induzcan a la mezcla con partículas adyacentes. Por otro lado, si la perturbación
causa un componente normal a la dirección del flujo, las partículas inevitablemente
se mezclarán con el resto del fluido, dando lugar a lo que se conoce como "flujo
turbulento".

Por consiguiente en el contenido de este informe se presentará de forma experimental
el número de Reynolds de un fluido, así también estudiaremos su comportamiento en
la tubería y observaremos las propiedades que este fluido presenta , el cuál será
nuestra unidad de análisis y estudio en esta práctica.









OBJETIVOS

3. ● El principal propósito de este experimento es observar y distinguir entre diferentes
tipos de flujos, específicamente entre el flujo laminar (caracterizado por su orden y
lentitud) y el flujo turbulento (que se caracteriza por su desorden y rapidez).

● Además, se busca demostrar que cualquier tipo de flujo depende de tres parámetros
para ser definido correctamente. Estos parámetros incluyen la velocidad del flujo, una
longitud geométrica característica (como el diámetro en el caso de un conducto) y la
viscosidad cinemática, la cual a su vez está influenciada por la temperatura. Un
número adimensional que combina estos tres parámetros es conocido como el
"Número de Reynolds".

MARCO TEÓRICO

● FLUIDO: Un fluido es una sustancia que responde inmediatamente ante cualquier
fuerza que intenta alterar su forma, permitiendo que fluya y se adapte al contenedor
que lo contiene. Los fluidos pueden presentarse en forma de líquidos o gases. En un
líquido, las partículas no están fijamente unidas entre sí, pero mantienen una cohesión
mayor que las partículas en un gas. Un líquido contenido en un recipiente sellado
mantiene un volumen constante y presenta una superficie definida. Por otro lado, un
gas no posee un límite natural y tiende a expandirse y disiparse en el aire, lo que
resulta en una disminución de su densidad. En ocasiones, puede ser complicado
distinguir entre sólidos y fluidos, ya que los sólidos pueden fluir muy lentamente bajo
presión, como sucede, por ejemplo, en el caso de los glaciares.

● CAUDAL: El caudal se define como la cantidad de fluido que atraviesa una unidad
de área en una unidad de tiempo. Usualmente se asocia con el flujo volumétrico, que
representa el volumen de fluido que pasa a través de un área determinada en una
unidad de tiempo.

● VISCOSIDAD:
La viscosidad es una propiedad de los fluidos que se opone al flujo cuando se les
aplica una fuerza. Los fluidos con alta viscosidad ofrecen resistencia al flujo, mientras
que los de baja viscosidad fluyen con mayor facilidad. La viscosidad de un fluido se
determina por la fuerza con la que una capa en movimiento arrastra a las capas

4. adyacentes de fluido, y se puede medir utilizando un viscosímetro, que consiste en un
recipiente con un orificio de tamaño conocido en su fondo. La velocidad con la que el
fluido sale por este orificio proporciona una medida de su viscosidad.

CARACTERÍSTICAS DEL FLUJO:

❖ FLUJO LAMINAR: En el flujo laminar, el gradiente de velocidades varía, y el
perfil de velocidad se caracteriza por una curva suave. El movimiento del fluido
sigue líneas de corriente aisladas, formando capas delgadas que se deslizan
entre sí, lo que le da su nombre al flujo. En este tipo de flujo, las partículas de
fluido se mueven a lo largo de las líneas de corriente sin cambiar de una a otra.
La fricción en el fluido puede entenderse como el resultado de la transferencia
de momento molecular o de fuerzas intermoleculares.

❖ FLUJO TRANSICIONAL: El flujo laminar experimenta una transición hacia el
flujo turbulento en un proceso conocido como transición. A medida que el flujo
laminar avanza, se vuelve inestable debido a mecanismos que aún no se
comprenden completamente. Estas inestabilidades crecen con el tiempo,
provocando la transformación del flujo en turbulento.

❖ FLUJO TURBULENTO: El flujo turbulento se refiere al movimiento caótico de
un fluido, manifestado por fluctuaciones aleatorias en su velocidad y un intenso
mezclado. El patrón caótico de burbujas cerca de la parte inferior de la pared del
canal es consecuencia del intenso mezclado generado por el flujo turbulento en esa
región.

N° DE REYNOLDS

El número de Reynolds es un parámetro adimensional utilizado para predecir el tipo
de flujo de un fluido en un determinado sistema. Se calcula como la relación entre las
fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas del fluido. Cuando el número de Reynolds es
bajo, el flujo tiende a ser laminar y ordenado, mientras que valores altos indican un
flujo turbulento y caótico. Este número es fundamental en la ingeniería para el diseño
y análisis de sistemas fluidodinámicos, como tuberías, canales y cuerpos sumergidos.
El Número de Reynolds se puede demostrar de manera experimental y verificarse
analíticamente, este se halla mediante la siguiente ecuación:

5. METODOLOGÍA:

1. Se tiene que disponer del uso del equipo que es una mesa hidrodinámica la cual
consta de un tanque al cual se le debe llenar con agua, para así tener una fuente de
alimentación hacia las mangueras que van conectadas a las tuberías que forman parte
del equipo.Antes de encender el equipo hay que confirmar que las válvulas de la
presión se encuentren cerradas.

2. Luego se procede a llenar la Cuba de Reynolds con agua y esperar que cese cualquier
clase de movimiento, y mantenerlo a un mismo nivel.

3. Abrir la válvula de salida del tubo de vidrio y luego abrir la válvula del inyector de
colorante y observar su comportamiento, si se mantiene a modo de un hilo colorido
extendido en toda la extensión del tubo se estará ante un flujo laminar, en cambio si
se comienza a distorsionar dicho hilo colorido se estaría presentando un flujo de
transición y si se distorsiona por completo seria un flujo turbulento.

4. Para diferentes aperturas de la válvula de salida del tubo de vidrio medir un volumen
Vo en un tiempo para obtener el caudal.





5. Determinar para cada medida la velocidad del flujo, despejando la fórmula.

6. 6. Representar la viscosidad en la fórmula siendo el valor de 0.000001m/s al cuadrado.

7. Con los diferentes valores de la velocidad y la viscosidad calcular el N° de Reynolds,
usando la fórmula.




DATOS :





Procesamiento de datos:
EXPERIMENTO 1: Italo (tiempo = 45 s)
� =
????????????�
�
=
1 ??????
45 �
=0.022
??????
�????????????
Q: caudal
Área de tubería:
?????? =
?????? (1.6 ��)
2
4
=2.01��
2

?????? =
??????
??????
=
0.022
2.01
×10 =0.1095
�
�
V: velocidad
DESCRIPCIÓN CANTIDAD/VALOR UNIDAD
DIÁMETRO 16 mm
VOLUMEN INICIAL 1 m
3
VISCOSIDAD 1x10
−6
m
2
/s


TEMPERATURA 20 ºC
Nº TIEMPO
ITALO 45 s
JOSUÉ 25 s
JOSE 18 s
DIEGO 42 s
GERSON 33 s

7. �� =
?????? (
??????
??????
) ??????(�)
?????? (
??????
2
??????
)
=
0.1095×0.016
0.000001
=1752 (??????���� ??????������)

EXPERIMENTO 2: Josúe (tiempo = 25 s)
� =
????????????�
�
=
1 ??????
25 �
=0.04
??????
�????????????

Área de tubería:
?????? =
?????? (1.6 ��)
2
4
=2.01��
2

?????? =
??????
??????
=
0.04
2.01
×10 =0.199
�
�

�� =
?????? (
??????
??????
) ??????(�)
?????? (
??????
2
??????
)
=
0.199×0.016
0.000001
=3184 (??????���� �� ??????�������ó�)

EXPERIMENTO 3: Jose (tiempo = 18 s)
� =
????????????�
�
=
1 ??????
18 �
=0.055
??????
�????????????

Área de tubería:
?????? =
?????? (1.6 ��)
2
4
=2.01��
2

?????? =
??????
??????
=
0.055
2.01
×10 =0.2736
�
�

�� =
?????? (
??????
??????
) ??????(�)
?????? (
??????
2
??????
)
=
0.2736×0.016
0.000001
=4377.6 (??????���� ??????���������)

EXPERIMENTO 4: Diego (tiempo = 42 s)
� =
????????????�
�
=
1 ??????
42 �
=0.0238
??????
�????????????

Área de tubería:

8. ?????? =
?????? (1.6 ��)
2
4
=2.01��
2

?????? =
??????
??????
=
0.0238
2.01
×10 =0.1184
�
�

�� =
?????? (
??????
??????
) ??????(�)
?????? (
??????
2
??????
)
=
0.1184×0.016
0.000001
=1894.4 (??????���� ??????������)

EXPERIMENTO 5: Gerson (tiempo = 33 s)
� =
????????????�
�
=
1 ??????
33 �
=0.03
??????
�????????????

Área de tubería:
?????? =
?????? (1.6 ��)
2
4
=2.01��
2

?????? =
??????
??????
=
0.03
2.01
×10 =0.1493
�
�

�� =
?????? (
??????
??????
) ??????(�)
?????? (
??????
2
??????
)
=
0.1493×0.016
0.000001
=2388.8 (??????���� �� ??????�������ó�)

RESULTADOS:
Nº Temp.
(ºC)
Viscosidad
(
�
2
�
)
Volumen
(�)
Tiempo
(s)
Caudal
(
�
�
)
Velocidad
(m/s)
Nº de
Reynolds
Tipo de
flujo
1 20 1x10
−6
1 45 0.022

0.1095 1752 Laminar
2 20 1x10
−6
1 25 0.04

0.199 3184 Transición
3 20 1x10
−6
1 18 0.055 0.2736 4377.6 Turbulento
4 20 1x10
−6
1 42 0.0238 0.1184 1894.4 Laminar
5 20 1x10
−6
1 33 0.03 0.1493 2388.8 Transición



DISCUSIÓN:

9. ● Se realizo 5 experimentos en total, en el primero se logró observar un fluido cuyo
tiempo de paso fue de 45 segundos en una velocidad de 0.1095 metros sobre
segundos, luego de hacer los cálculos respectivos, el número de Reynolds fue de
1752, una cifra menor que 2000 representando que el comportamiento del fluido fue
de un flujo laminar, así mismo en el tubo observamos la línea del flujo de forma recta,
lineal; entonces corroboramos nuestro resultado.

● Identificamos en el siguiente experimento que la línea del flujo era cambiante, no se
mantenía en línea recta, y obtuvimos un número de Reynolds cuyo valor fue de 3184,
lo cual nos mostraba que el flujo era de Transición.

● Ya en el tercer experimento la línea de flujo era totalmente cambiante, no lineal, y el
número de reynolds fue de 4377.6, lo cual nos indicaba que el flujo era turbulento.
● En los dos experimentos finales las líneas de flujo fueron laminar y de transición
respectivamente, corroborados de acuerdo al número de reynolds que se determinó,
en el caso del cuarto experimento un valor de 1894.4 y en el caso del quinto un valor
de 2388.8

CONCLUSIONES:
● Se visualizó correctamente los tres tipos de flujos (flujo laminar, flujo transitorio y flujo
turbulento).

● Durante el experimento, fue de vital importancia controlar el nivel de agua que sube al
recipiente de tal forma que no se rebalse, asimismo estabilizar el nivel de agua en su
descenso para que nos permita realizar correctamente el experimento.

● Se pudo comprobar satisfactoriamente los valores obtenidos por Reynolds en el
experimento, verificando que los Números de Reynolds establecidos, correspondían a la
forma del flujo que se presentaba en la experiencia.
Obteniendo respectivamente para el flujo laminar (1752 y 1894.4), flujo Transitorio (3184
y 2388.8) y flujo turbulento (4377.6) ( como Nº de Reynolds).

10. RECOMENDACIONES:

❖ A pesar de el correcto funcionamiento y buena calidad del equipo de laboratorio con
el que se realizó el experimento, es importante que este sea manipulado con mucho
cuidado para no perjudicar el desarrollo del experimento e influenciar en los datos
obtenidos.

❖ El equipo de laboratorio debe estar con todas las válvulas totalmente cerradas antes
de comenzar con el experimento.

❖ Se debe regular la manguera de abastecimiento del tanque # 1 según se vaya
abriendo la válvula de salida para así mantener un nivel de agua constante y tener
una presión constante durante todo el ensayo.

❖ A medida que se valla abriendo la válvula de salida también se debe regular el sistema
de goteo del colorante de tal forma que nos permita tener un mejor desarrollo del
experimento y se pueda visualizar claramente el tipo de comportamiento del fluido.


REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:
● VILLON BEJAR MAXIMO, “HIDRAULICA DE CANALES”, 2012.
● WHITE, F., “MECANICA DE FUIDOS”, Ed McGraw Hill, 2008.
● CRESPO, A., “MECANICA DE FLUIDOS”, Ed.Thomson, 2006.
● BARRERO RIPOLL, A., PEREZ -SABORID SANCHEZ -PASTOR, M.,
“FUNDAMENTOS Y APLICACIÓNES DE MECANICA DE FLUIDOS”,Ed McGraw Hill,
2005.
● LÓPEZ-HERRERA SANCHEZ, J. M., HERRADA GUITIERREZ, M. A., PÉREZ-
SABROID SANCHEZ -PASTOR, M., BARRERO RIPOLL, A.,“MECANICA DE
FLUIDOS: PROBLEMAS RESUELTOS”, Ed McGrawHill. 2005

11. ANEXOS: