Reporte terminado
- 1. 1 INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI ING. QUIMICA AMBIENTAL LABORATORIO INTEGRAL I DOCENTE: NORMAN EDILBERTO PASOS RIVERA PRACTICA No. 2 - No. Reynolds - Obtención de perfiles de velocidad para flujos laminares y turbulentos EQUIPO: BROOKFIELD INTEGRANTES: CUEVAS LOPEZ MAYRA MARIZA IBARRA AGUILAR GRECIA HERNANDEZ MORALES DIANA PAULINA VILLAFUERTE RUIZ BRENDA MARITZA TORRES HERNANDEZ IRVING MARCIAL PUENTE ROBLES JOSHUA ISSAC SALAZAR DUEÑAS GUSTAVO ENRIQUE VASQUEZ LOPEZ FRANCISCO ENRIQUE FAUSTO VEGA LUIS MARTIN Mexicali Baja California
- 2. 2 Objetivo general Diseñar un experimento que permita observar los tipos de flujos que tiene. Obtener el caudal. Experimentar con la fórmula del No. De Reynolds para poderla llevar acabo en la práctica y saber cómo utilizarla. Objetivo específico Diseñar un experimento que permita identificar los flujos laminar y turbulento. Observar el comportamiento de un flujo laminar y un flujo turbulento. Hacer los cálculos necesarios para medir el N. de Reynolds en el experimento posterior de flujos laminares y turbulentos.
- 3. 3 Introducción En esta práctica primero conoceremos acerca del número de Reynolds y sus aplicaciones como es su fórmula para poderlo utilizar. Posteriormente se realizara un experimento en el cual se busca la obtención de un flujo laminar o turbulento dependiendo de su velocidad y determinar que tipo de flujo es con la ayuda de la información obtenida del número de Reynolds. Marco teórico Número de Reynolds: En número de Reynolds es la relación entre la inercia presente en el flujo debido a su movimiento y la viscosidad del fluido. Para una tubería circular de diámetro Φ, por la que fluye un fluido de densidad ρ y viscosidad η, con una rapidez v, el número de Reynolds se puede calcular mediante la expresión: Un flujo turbulento que fluye por un tubo se vuelve laminar cuando la velocidad se reduce hasta alcanzar un número de Reynolds igual a 2000.Este valor se denomina “número crítico inferior de Reynolds”. Todos los flujos para los que, son flujos laminares. En una instalación de tuberías un flujo laminar cambiará a turbulento en el rango. Por encima de 4000 el flujo se considera turbulento. Fluido: Un fluido es todo cuerpo que tiene la propiedad de fluir, y carece de rigidez y elasticidad, y en consecuencia cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente a alterar su forma y adoptando así la forma del recipiente que lo contiene. Los fluidos pueden ser líquidos o gases según la diferente intensidad de las fuerzas de cohesión existentes entre sus moléculas. En los líquidos, las fuerzas intermoleculares permiten que las partículas se muevan libremente, aunque mantienen enlaces latentes que hacen que las sustancias en este estado presenten volumen constante o fijo. Cuando se vierte un líquido a un recipiente, el líquido ocupará el volumen parcial o igual al volumen del recipiente sin importar la forma de este último. Flujo: Se define como flujo a un fluido en movimiento. Vamos a describir el flujo de un fluido en función de ciertas variables físicas como presión, densidad y velocidad en todos los puntos del fluido. Vamos a describir el movimiento de un fluido concentrándonos en lo que ocurre en un determinado punto del espacio (x, y, z)
- 4. 4 en un determinado instante de tiempo (t). Así, la densidad de un flujo, por ejemplo, vendrá dada por, y la velocidad del flujo en el instante t en ese mismo punto será. Flujo laminar: Un flujo es laminar cuando sus partículas se mueven a lo largo de trayectorias suaves en láminas o capas, de manera que una capa se desliza suavemente sobre otra capa adyacente. Este tipo de flujos cumple la Ley de Viscosidad de Newton. Flujo turbulento: Un flujo es turbulento cuando sus partículas se mueven en trayectorias muy irregulares que causan colisiones entre las partículas, produciéndose un importante intercambio de cantidad de movimiento entre ellas. La turbulencia establece esfuerzos de cizalla importantes y causa pérdidas de energía en todo el flujo. La acción de la viscosidad amortigua la turbulencia en un flujo. Por tanto, si tenemos un fluido con baja viscosidad, alta velocidad y de gran extensión, moviéndose con un flujo laminar, éste se convertiría muy rápidamente en un flujo turbulento. Flujo laminar flujo turbulento
- 5. 5 Material -Un tanque de plástico de 9 L -Un catéter -Manguera de látex -Un regulador de catéter -Silicón Industrial -Cajas de cartón -Azul Metilo -9 L de agua - Jeringa con aguja - Regla -Vaso de precipitado 1 L -Cronometro -Termómetro -Parrilla -Guantes de asbesto
- 6. 6 Procedimiento 1. En el galón de 9 L se realiza un agujero del tamaño del diámetro del catéter. 2. Se coloca silicón industrial alrededor del agujero para sellar. 3. Se colocan 9 L de agua dentro del tanque de plástico. 4. Se coloca el tanque sobre las cajas de cartón. 5. Se coloca el regulador a la salida del tanque. 6. El agua baja por la manguera del catéter gracias a la válvula reguladora de este. 7. Con la jeringa se inyecta azul de metileno a 30 cm de la salida del flujo. 8. Se coloca una hoja blanca en los 30 cm para poder apreciar mejor la salida del flujo. 9. El flujo cae en el vaso de precipitado y en el ese momento comienza correr el tiempo en el cronometro hasta llegar a 500 ml y en ese momento se para el cronometro. 10. Repetir esta acción pero con diferentes temperaturas, en este caso se utilizaron 25 y 40 grados centígrados. 11. Realizar los cálculos correspondientes para obtener el caudal experimentalmente y con esto aplicar la fórmula de Reynolds y así determinar el tipo de flujo.
- 7. 7 Cálculos y resultados Cálculos a 25 grados temperatura Temperatura ¨C¨ 25 viscosidad C ¨m2/s¨ 8.92678E-07 diametro ¨m¨ 0.003 Area ¨m^2¨ 7.0686E-06 viscosidad D ¨N·s/m2¨ 0.00089 densidad ¨kg/m3¨ 997 Nivel maximo Nivel bajo Nivel medio volumen ¨m3¨ 0.0001 0.000032 0.00001 tiempo ¨Seg¨ 34 163 14.35 Caudal ¨Q¨ 2.94118E-06 1.96319E-07 6.96864E-07 velocidad 0.416090381 0.027773395 0.098585874 Reynols 1398.344192 93.33733013 331.3150002
- 8. 8 Cálculos a 40 grados temperatura Temperatura ¨C¨ 40 viscosidad C ¨m2/s¨ 6.53523E-07 diametro ¨m¨ 0.003 Area ¨m^2¨ 7.0686E-06 viscosidad D ¨N·s/m2¨ 0.000653 densidad ¨kg/m3¨ 999.2 Nivel maximo Nivel bajo Nivel medio volumen ¨m3¨ 0.0001 0.00001 0.00001 tiempo ¨Seg¨ 34.43 169.97 7 Caudal ¨Q¨ 2.90444E-06 5.88339E-08 1.42857E-06 velocidad 0.410893784 0.008323276 0.202101042 Reynols 1886.210116 38.20804512 927.7459185
- 9. 9 OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES Tuvimos que acondicionar nuestro sistema para poder llevar a cabo correctamente los cálculos ya que fue una dificultad encontrar un sistema que cumpliera con las características necesarias. Se tuvo que realizar a diferentes temperaturas para realizar comparaciones donde obtuvimos flujos laminares. En práctica no nos percatamos que nunca obtuvimos el flujo turbulento y no pudimos tomar evidencia de un flujo turbulento entonces