Lab#3 exp.de reynolds-curva caract.de una bomba

Laboratorio Integral I

José Ricardo Silva Talamantes

Norman E. Rivera Pazos
Práctica #3:
 Experimento de Reynolds
 Curva característica de una Bomba

Gabriel Manjarrez Albarrán
Diana Pérez Santoyo
Fernanda Barrera Gutiérrez
Francisca Sánchez Sánchez
José Víctor Muñoz Saucedo

Introducción
El presente reporte de laboratorio tiene como finalidad presentar los conocimientos
adquiridos en las pasadas prácticas de laboratorio llamadas “Experimento de Reynolds y
Curva Característica de una Bomba” de la materia Laboratorio Integral 1 impartida por el
profesor Norman E. Rivera Pazos en el Instituto Tecnológico de Mexicali.
Referente a la práctica #3: Experimento de Reynolds se realizo un experimento con el
cual pudiéramos comparar que modificando alguna de las variables del número a
dimensional de Reynolds este se modificaba para así comprobar la veracidad de este

Objetivos:

Experimento de Reynolds:
Realizar en el laboratorio un experimento en el cual se demuestre que el flujo en una
tubería depende de las variables que conforman el número de Reynolds y demostrar que
si se cambia alguna de sus variables manteniendo las demás constantes el número de
Reynolds cambia, en este experimento nos enfocaremos a variar la densidad y viscosidad
manteniendo constante la velocidad y diámetro.

Curva Característica de una Bomba:
Construir una gráfica la cual represente la curva característica de una bomba;
comparando altura versus gasto obtenidos.

Experimento de Reynolds

Se Realizara un experimento en el cual se construirá un prototipo el cual demostrara que
si se cambia una de las variables del número de Reynolds este se modifica.
¿Cómo se hará?
Realizaremos un prototipo en el cual mantendremos las variables D (diámetro), V
(Velocidad) constantes y se cambiara la viscosidad y la densidad de la sustancia,
¿Cómo?, utilizando 2 sustancias diferentes agua y aceite de cocina. Se realizaran los
cálculos pertinentes y se demostrara que el número de Reynolds varía si se modifica una
de estas variables.

Marco Teórico
Reynolds (1874) estudió las características de flujo
de los fluidos inyectando un trazador dentro de un
líquido que fluía por una tubería. A velocidades
bajas del líquido, el trazador se mueve linealmente
en la dirección axial. Sin embargo a mayores
velocidades, las líneas del flujo del fluido se
desorganizan y el trazador se dispersa
rápidamente después de su inyección en el
líquido. El flujo lineal se denomina Laminar y el
flujo errático obtenido a mayores velocidades del
líquido se denomina Turbulento.
Las características que condicionan el flujo laminar dependen de las propiedades del
líquido y de las dimensiones del flujo. Conforme aumenta el flujo másico aumenta las
fuerzas del momento o inercia, las cuales son contrarrestadas por la por la fricción o
fuerzas viscosas dentro del líquido que fluye. Cuando estas fuerzas opuestas alcanzan un
cierto equilibrio se producen cambios en las características del flujo. En base a los
experimentos realizados por Reynolds en 1874 se concluyó que las fuerzas del momento
son función de la densidad, del diámetro de la tubería y de la velocidad media. Además, la
fricción o fuerza viscosa depende de la viscosidad del líquido. Según dicho análisis, el
Número de Reynolds se definió como la relación existente entre las fuerzas inerciales y
las fuerzas viscosas (o de rozamiento).

Material y equipo:








2 charolas paveras chicas
2 tubos de diámetro ½ in, largo 1ft
1 tubo de silicón
8 vasos de fon 12 onzas
2.5 litros de agua
2.5 litros de aceite

Metodología:
Para la construcción del prototipo:
 Se hizo una perforación de aproximadamente ½ pulgada en el centro de una
charola pavera
 Se introdujo una manguera de ½ in en el orificio de la charola y se fijó con silicón
para evitar fugas.
 Se monta el prototipo sobre 4 vasos de fon para evitar un dobles en la manguera
Realización del experimento:
 Se vierte la sustancia de interés en la charola, la cantidad de sustancia fue 2.5 lt,
en el primer caso fue agua y el segundo aceite.
 Se deja salir el fluido por la manguera hasta vaciarse.
 Se repite con la siguiente sustancia.

Cálculos:

Velocidad Torricelli





V  2hg  20.12m 9.81m / s 2  1.53m / s
Reynolds Agua:

RE 

DV





0.012691.53999  21291.20



0.012691.53919.2  1052.54

0.000911

Reynolds Aceite:

RE 

DV



0.016956

Resultados

D(m)=
µ(Kg/ms)=
de(Kg/m3)=
V(m/s)=

Re=

Agua
0.01269
0.000911
999
1.53

Aceite
0.01269
0.016956
919.2
1.53

21291.20121

1052.542548

Fl. Turbulento

Fl. Laminar

Conclusión

Por medio del experimento y los cálculos comprobamos que al modificar las variables del
número de Reynolds este cambia, comprobamos que este depende de cada una de las
variables de la ecuación y de que cualquier variación en ellas modificara el flujo en la
tubería.

Referencias

tarwi.lamolina.edu.pe/~dsa/Reynold tm

Curva característica de una Bomba

MARCO TEÓRICO
Curva característica de una bomba: El comportamiento hidráulico de una bomba viene
especificado en sus curvas características que representan una relación entre los distintos
valores del caudal proporcionado por la misma con otros parámetros como la altura
manométrica, el rendimiento hidráulico, la potencia requerida y la altura de aspiración, que
están en función del tamaño, diseño y construcción de la bomba.
Estas curvas, obtenidas experimentalmente en un banco de pruebas, son proporcionadas
por los fabricantes a una velocidad de rotación determinada (N).
Se representan gráficamente, colocando en el eje de abscisas los caudales y en el eje de
ordenadas las alturas, rendimientos, potencias y alturas de aspiración.
En esta práctica se realizará el análisis de la curva característica de la bomba
comparando gasto volumétrico contra la altura.
Gasto volumétrico (Q) Es el volumen de fluido manejado por unidad de tiempo. El gasto
volumétrico se puede expresar como el producto de la velocidad del fluido por el área
transversal del ducto por el cual fluye:

Q = V⋅A
Dónde:
Q = Gasto volumétrico [ft3/s].
v = Velocidad del fluido [ft/s].
A = Área transversal de la tubería [ft2].

MATERIAL Y EQUIPO










1 Bomba sumergible
1 Manguera (2m de longitud)
Cinta métrica
1 Olla con una capacidad de aproximadamente 5 L
Cronómetro
Agua (3 L)
1 botella de PET (2.5 L)
3 bancos
1Probeta de 100 ml

METODOLOGÍA

1. Midiendo con una probeta, se introducen 2 L de agua en una botella (marcando la
altura a la que llegó el agua).
2. Se vacía el contenido de la botella en un recipiente.
3. Se conecta una manguera en la bomba.
4. Se introduce la bomba al recipiente y se introducen 2L de agua (sin necesidad de
exactitud).
5. El otro extremo de la manguera se introduce en la boquilla de la botella, para
enviar agua, hasta llegar a la altura marcada previamente.
6. La botella, en unión con la manguera, se coloca en el suelo verticalmente.
7. Con una cinta métrica se mide la altura máxima (del suelo hasta la parte más
elevada de la manguera).
8. Se prepara el cronómetro para obtener el tiempo en que el agua llega a la marca
de 2L.
9. Se enciende la bomba, conectándola a una toma de corriente eléctrica, y al mismo
tiempo el cronómetro.
10. El agua se envía a la botella hasta alcanzar los 2L, deteniendo el cronómetro y
desconectando la bomba.
11. Se anotan los resultados y se realizan dos réplicas más, ejecutando los
procedimientos de 7-10 para cada réplica.
12. En otra ocasión la botella se coloca en una parte más alejada del suelo a 26cm
más que la anterior, y se repiten los procedimientos de 7-10 y se anotan los
resultados.
13. Se aumenta la altura de la botella en otras cinco ocasiones más; 9cm más a la
altura anterior, a 37cm más, a 11cm más, a 11 más y a 38cm más. Realizando 2
réplicas más de cada una y repitiendo los procedimientos de 7-10.

CÁLCULOS

Obtener el Volumen que ocupa 2L:

 1m3 
3
V  2 L
 1000 L   0.002m




Para obtener Q:

Q

V
t

Resultados

h(cm)
38
64
73
110
121
132
170

Q= V/t(m3/s)
0.00047262
0.0004651
0.000444
0.00043478
0.0004329
0.00040816
0.00036036

t(s)
4.2
4.3
4.5
4.6
4.62
4.9
5.55

Gasto vs Altura
G
a
s
t
o

0.0005
0.00048
0.00046
0.00044
0.00042
0.0004
0.00038
0.00036
0.00034
0.00032
0.0003

gasto vs altura

0

50

100
Altura

150

200

CONCLUSIÓN

Se realizo la gráfica de la curva característica de la bomba con los datos obtenidos y con
base a esos datos obtenidos se puede deducir que cuando un flujo es elevado a cierta
altura la bomba tendrá que añadirle energía al fluido para poder moverlo por la tubería y
que mientras más elevada sea esta altura el gasto será menor ósea que la bomba tardara
más tiempo en mover ese fluido hasta el final de la tubería.

REFERENCIAS

MOTT, Robert L., Mecánica de fluidos, Ed. Pearson, 6ta. ed., México, 2006, pág. 405.
http://ocwus.us.es/ingenieria-agroforestal/hidraulica-yriegos/temario/Tema%207.%20Bombas/tutorial_07.htm

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