FACULTAD:
FACULTAD:
INGENIERÍA
INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL:
ESCUELA PROFESIONAL:
INGENIERÍA CIVIL
INGENIERÍA CIVIL
CURSO
CURSO
MECÁNICA DE FLUIDOS II
MECÁNICA DE FLUIDOS II
TEMA
TEMA
NUMERO DE
NUMERO DE REYNOLDS
REYNOLDS
DOCENTE
DOCENTE
BADA ALAYO FLOR BADA ALAYO FLORINTEGRANTES
INTEGRANTES
RAMIREZ MELGAREJO SHILLEY
RAMIREZ MELGAREJO SHILLEY
LECCA PONCE PATRICIA
LECCA PONCE PATRICIA
CHIMBOTE-2018 CHIMBOTE-2018
INTRODUCCION
INTRODUCCION
En la experiencia de Mecánica de
En la experiencia de Mecánica de Fluidos, hemos trabajado con una serie de
Fluidos, hemos trabajado con una serie de
instrumentos entre ellos, Cronometro, agua, violeta de genciana cuba de
instrumentos entre ellos, Cronometro, agua, violeta de genciana cuba de
Reynolds, etc. Con la finalidad de demostrar los tipos de flujos que pueden
Reynolds, etc. Con la finalidad de demostrar los tipos de flujos que pueden
presentarse en el ensa
presentarse en el ensayo de laboratorio llam
yo de laboratorio llamado cuba de Osborne Reynolds.
ado cuba de Osborne Reynolds.
El experimento de Reynolds consiste en determinar los factores que afectan
El experimento de Reynolds consiste en determinar los factores que afectan
el movimiento de un fluido y en qué forma lo afectan. El movimiento de un
el movimiento de un fluido y en qué forma lo afectan. El movimiento de un
fluido puede ser sinuoso (turbulento) o
fluido puede ser sinuoso (turbulento) o directo (laminar) dependiendo de: La
directo (laminar) dependiendo de: La
viscosidad, La velocidad y La longitud característica.
viscosidad, La velocidad y La longitud característica.
Este número es adimensional y puede utilizarse para definir las
Este número es adimensional y puede utilizarse para definir las
características del flujo dentro de una tubería. El número de Reynolds
características del flujo dentro de una tubería. El número de Reynolds
proporciona
proporciona una
una indicación
indicación de
de la
la pérdida
pérdida de
de energía
energía causada
causada por
por efectos
efectos
viscosos.
OBJETIVO: OBJETIVO:
Visualizar y distinguir los distintos tipos de flujos: laminar, transitorio y turbulento. Visualizar y distinguir los distintos tipos de flujos: laminar, transitorio y turbulento.
MARCO TEÓRICO: MARCO TEÓRICO: DEFINICIONES DEFINICIONES
Reynolds descubrió que la existencia de uno u otro tipo de flujo depende del valor que Reynolds descubrió que la existencia de uno u otro tipo de flujo depende del valor que toma una agrupación adimensional de variables relevantes del
toma una agrupación adimensional de variables relevantes del flujo, parámetro al flujo, parámetro al que seque se denomina en su honor como número de Reynolds. Se define el número de Reynolds, denomina en su honor como número de Reynolds. Se define el número de Reynolds, designado como Re, como:
designado como Re, como:
Donde: Donde:
V: la velocidad media del
V: la velocidad media del flujo (caudal/área transversal del conducto)flujo (caudal/área transversal del conducto) D: diámetro.
D: diámetro.
v: viscosidad cinemática del fluido. v: viscosidad cinemática del fluido.
El número de Reynolds es la
El número de Reynolds es la relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas derelación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas de la corriente fluida. Esta relación es la que determina la
la corriente fluida. Esta relación es la que determina la inestabilidad del flujo que conduceinestabilidad del flujo que conduce a un régimen turbulento.
a un régimen turbulento. En todos los flujos
En todos los flujos existe un valor de este parámetro para el existe un valor de este parámetro para el cual se produce la transicióncual se produce la transición de flujo laminar a flujo turbulento, habitualmente denominado número de Reynolds de flujo laminar a flujo turbulento, habitualmente denominado número de Reynolds crítico. Generalmente para flujo en tubos se establecen los siguientes valores críticos del crítico. Generalmente para flujo en tubos se establecen los siguientes valores críticos del número de Reynolds:
ANALOGIA DE REYNOLDS ANALOGIA DE REYNOLDS
Reynolds hace la siguiente analogía: "Las circunstancias que determinan si el
Reynolds hace la siguiente analogía: "Las circunstancias que determinan si el movimientomovimiento de tropas será una marcha o
de tropas será una marcha o una confusión se parecen mucho a aquellas que determinanuna confusión se parecen mucho a aquellas que determinan si el
si el movimiento será directo o sinuoso. En movimiento será directo o sinuoso. En ambos casos existe cierta influencia necesariaambos casos existe cierta influencia necesaria para el
para el orden: con orden: con las tropas las tropas es la es la disciplina; con disciplina; con el agua, el agua, su viscosidad o su viscosidad o aglutinación.aglutinación. Cuanto mejor sea la disciplina de las tropas, o bien más glutinoso sea el fluido, menos Cuanto mejor sea la disciplina de las tropas, o bien más glutinoso sea el fluido, menos probable
probable es es que que el el movimiento movimiento regular regular se se altere altere en en alguna alguna ocasión. ocasión. Por Por otro otro lado;lado; velocidad y tamaño son en ambos casos favorables a la inestabilidad: tanto más grande velocidad y tamaño son en ambos casos favorables a la inestabilidad: tanto más grande es la armada y más rápidas sus evoluciones tanto mayor es la oportunidad de desorden; es la armada y más rápidas sus evoluciones tanto mayor es la oportunidad de desorden; así como el fluido, cuanto más ancho sea el canal y más rápida la velocidad tanto mayor así como el fluido, cuanto más ancho sea el canal y más rápida la velocidad tanto mayor es la probabilidad de remolinos.
es la probabilidad de remolinos.
Con esto Reynolds concluye que la condición natural de un fluido no
Con esto Reynolds concluye que la condición natural de un fluido no es el orden sino eles el orden sino el desorden. En una longitud dada de tubería horizontal de diámetro constante por la cual desorden. En una longitud dada de tubería horizontal de diámetro constante por la cual circula un fluido bajo presión, la pérdida de energía se da como la diferencia de cabeza circula un fluido bajo presión, la pérdida de energía se da como la diferencia de cabeza de presión entre los dos puntos de interés. Pérdidas de energía (hf) = h1 - h2, Donde la de presión entre los dos puntos de interés. Pérdidas de energía (hf) = h1 - h2, Donde la cabeza de presión en un punto se da como la presión en ese punto sobre el peso específico cabeza de presión en un punto se da como la presión en ese punto sobre el peso específico del fluido.
del fluido.
TIPOS DE FLUJOS: TIPOS DE FLUJOS:
El tipo de flujo que se presenta en el desplazamiento de un fluido por un canal es muy El tipo de flujo que se presenta en el desplazamiento de un fluido por un canal es muy importante en los problemas de dinámica de fluidos. Es por
importante en los problemas de dinámica de fluidos. Es por ello Cuando la velocidad deello Cuando la velocidad de flujo es baja, su desplazamiento es uniforme. Sin embargo, cuando la velocidad es flujo es baja, su desplazamiento es uniforme. Sin embargo, cuando la velocidad es bastante a
bastante alta, se obselta, se observa una crva una corriente inestable orriente inestable en la que en la que se forma rese forma remolinos o peqmolinos o pequeñosueños paquetes
paquetes de de partículas partículas de de fluido fluido que que se se mueven mueven en en todas todas las las direcciones direcciones y y con con grangran diversidad de ángulos con respec
diversidad de ángulos con respecto a la dirección normal del flujo. to a la dirección normal del flujo. El primer tipo de flujoEl primer tipo de flujo a velocidades bajas donde las capas de fluidos parecen desplazarse una sobre otras sin a velocidades bajas donde las capas de fluidos parecen desplazarse una sobre otras sin remolinos o turbulencias, se llama
remolinos o turbulencias, se llama “FLUJO LAMINAR”“FLUJO LAMINAR” y obedece a la ley de lay obedece a la ley de la viscosidad de Newton. El segundo tipo de
viscosidad de Newton. El segundo tipo de flujo a velocidades más altas, flujo a velocidades más altas, donde se formandonde se forman remolinos que impacten al flujo una naturaleza fluctuante, se llama
remolinos que impacten al flujo una naturaleza fluctuante, se llama “FLUJO“FLUJO TURBULENTO”
a)
a) Flujo Laminar:Flujo Laminar: La ecuación que gobierna el flujo es la de Poiseuille:La ecuación que gobierna el flujo es la de Poiseuille:
Donde: Donde:
µ = viscosidad dinámica del fluido µ = viscosidad dinámica del fluido L = distancia entre piezómetros L = distancia entre piezómetros v = velocidad media del fluido v = velocidad media del fluido Ρ
Ρ = densidad del fluido = densidad del fluido
g = aceleración de la gravedad g = aceleración de la gravedad D = diámetro interno del conducto D = diámetro interno del conducto
Esta relación muestra que el gradiente hidráulico (hf/L) es directamente Esta relación muestra que el gradiente hidráulico (hf/L) es directamente proporcional a la v
proporcional a la velocidad media elocidad media del flujo (hf/Ldel flujo (hf/L αα v). v).
Este flujo suele ocurrir cuando el número de Reynolds es menor que 2000, Este flujo suele ocurrir cuando el número de Reynolds es menor que 2000, definiendo el número de Reynolds (Re):
definiendo el número de Reynolds (Re):
b)
b) Zona-transiciónZona-transición: Esta zona se establece por lo general cuando el número de: Esta zona se establece por lo general cuando el número de Reynolds está entre 2000 y 4000
Reynolds está entre 2000 y 4000
c)
c) Flujo turbulentoFlujo turbulento: La ecuación que gobierna este flujo es la de Darcy Weisbach:: La ecuación que gobierna este flujo es la de Darcy Weisbach:
Donde: Donde:
λ:
λ: es el coeficiente de fricción de Darcy.es el coeficiente de fricción de Darcy. Esta relación muestra que el
Esta relación muestra que el gradiente hidráulico hf/L es directamentegradiente hidráulico hf/L es directamente proporcional a
La relación entre λ
La relación entre λ y Re se puede definir como: y Re se puede definir como:
El flujo turbulento ocurre
El flujo turbulento ocurre cuando el número de Reynolds es mayor quecuando el número de Reynolds es mayor que 4000.
4000.
DIFERENCIAS ENTRE FLUJO LAMINAR Y
