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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
MECÁNICA DE FLUIDOS
INFORME: DETECCIÓN DE FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO
PROFESOR: ING. GIOVENE PEREZ CAMPOMANES
CARRERA
: INGENIERIA CIVIL
INTEGRANTES :


ALFREDO F. HUANCA PILCO
CHRISTIAN D. PALOMINO LLANCE
ABRIL – 2019
1. PRACTICA
Objetivo: Observar e identificar las diferencias en el comportamiento de los
perfiles de velocidad para flujos laminares y turbulentos mediante un prototipo
desarrollado por el equipo, permitiendo obtener evidencias de dichos perfiles.
perfiles .
Objetivos específicos:

Desarrollo de un prototipo que se capaz de producir los c
comportamientos
omportamientos
deseados.

Capacidad p
para
ara generar flujos que sea
sean
n laminares c
como
omo turbulento
turbulentos
s

Diferenciar los perfiles de velocidad

Comprobar te
teóricamente
óricamente los resultados utilizando el número de Reynolds.
Introducción:
Cuando dos partículas que se mueven a diferentes velocidades se manifiestan
fuerzas de fricción que actúan tangencialmente a las mismas. En ese mismo
instante, las partículas comienzan a rotar por dichas fuerzas, pero a la vez la
viscosidad trata de impedir ese movimiento. Dependiendo del valor de las
fuerzas se producen diferentes estados de flujo.
Cuando la diferencia de velocidades es baja, entonces las fuerzas inerciales son
mayores que las de fricción y de esta forma las partículas no rotan sino se
desplazan. Si se llegara a dar dichos
d ichos giros serían con muy poca energía. Es así
como las partículas siguen una trayectoria definida. Este tipo de flujo fue
identificado por O. Reynolds y se denomina “laminar”.
Al aumentar el gradiente de velocidad se incrementa la fricción entre las
partículas y el fluido, y estas adquieren una energía de rotación apreciable, la
viscosidad pierde su efecto, y debido a la rotación las partículas cambian de
trayectoria. Al pasar de unas trayectorias a otras, las partículas chocan entre sí
y cambian de rumbo en forma errática y a este tipo de flujo se le llama
“turbulento”.
Fundamento teórico:
Los fluidos pueden ser líquidos o gases y al movimiento de estos se le llama
flujo. Este flujo involucra las leyes de la física, las propiedades del fluido y
características del medio ambiente o conducto por el cual fluye. Los flujos se
pueden clasificar de distintas maneras, atendiendo al cambio y dirección que
sufren las partículas debido al espacio recorrido, al cambio de velocidad,
dirección y posición de las partículas respecto al tiempo. Un flujo viscoso puede
ser clasificado como laminar o turbulento.
Flujo laminar
Es aquel en el que el movimiento de las partículas tiene solamente el sentido y
la dirección de movimiento principal del fluido; éste es perfectamente ordenado,
estratificado, suave, de manera que el fluido se mueve en láminas paralelas sin
mezclado significativo, pero con esfuerzos cortantes viscosos significativos si la
corriente tiene lugar entre dos planos paralelos.
Se puede presentar en conductos cerrados, o abiertos. El mecanismo de
transporte es exclusivamente molecular. Se dice que este flujo
f lujo es aerodinámico.
En el flujo aerodinámico, cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave,
llamada línea de corriente. Otra manera de verlo, es que cuando las fuerzas de
inercia del fluido en movimiento son muy bajas, la viscosidad es la fuerza
dominante y el flujo es laminar.
Flujo turbulento
Es aquel en el que las partículas del fluido tienen desplazamiento en sentidos
diferentes al del movimiento principal del fluido. El flujo varía irregularmente de
modo que sus cantidades muestran una variación aleatoria. En este tipo de flujos
al moverse las partículas con movimiento errático tienen como consecuencias el
que se presenten colisiones entre ellas (se incrementa la fricción entre las
partículas vecinas), y esto genera cambios en la cantidad de movimiento, los
cuales se manifiestan como una pérdida de energía y en movimiento rotatorio.
En un flujo turbulento los movimientos del fluido varían irregularmente de tal
suerte que las cantidades tales como velocidad y presión muestran una variación
aleatoria con el tiempo y las
l as coordenadas espaciales.
Flujo en transición
Es aquel donde las líneas de flujo empiezan a pasar de un estado laminar a
turbulento. Las líneas de flujo ya no son paralelas, si no ondulares, ordenadas
de una manera semiestratificada y con un mezclado leve. Las líneas de flujo se
encuentran más desordenadas en el centro del flujo que aquellos cercanos a las
paredes.
Laminar o turbulento
La razón por la cual un flujo puede ser laminar o turbulento tiene que ver con lo
que sucede a una pequeña perturbación del flujo. Una perturbación del flujo
puede incrementar o disminuir su tamaño. Si una perturbación del flujo en un
flujo laminar se incrementa (es decir, el flujo es inestable), el flujo puede llegar a
ser turbulento; si la perturbación disminuye, el flujo permanece laminar.
El paso de flujo laminar a turbulento es un fenómeno gradual, inicialmente se
produce turbulencia en la zona central si se lleva a cabo en un tubo donde la
velocidad es mayor, pero queda una corona de flujo laminar entre las paredes
del tubo y el núcleo central turbulento.
Número de Reynolds
El régimen de flujo depende de tres parámetros físicos que describen las
condiciones de flujo. El primero es una escala de longitud del campo de flujo, tal
como el espesor de una caja límite o el diámetro de un tubo. Si la escala de
longitud es suficientemente grande, una perturbación del flujo puede
incrementarse y el flujo puede llegar a ser turbulento. El segundo es una escala
de velocidad tal como un promedio espacial de la velocidad; con una velocidad
suficientemente grande el flujo puede llegar a ser turbulento. El tercero es la
viscosidad cinemática; con una viscosidad suficientemente pequeña el flujo
puede llegar a ser turbulento.
Los tres parámetros se pueden combinar en uno solo que puede servir como
herramienta para predecir un régimen de flujo. Esta cantidad es el número de
Reynolds. Dicho parámetro es adimensional y se define como:
Donde L y v son una longitud y velocidad características, respectivamente
respectivamente,, y es
la viscosidad cinematica; por ejemplo, un flujo por un tubo, L sería el diámetro y
V la velocidad promedio.
Comúnmente esta expresado de la siguiente manera, ya que la viscosidad
cinemática se define como:
Si el número de Reynolds es relativamente pequeño, el flujo es laminar; si es
grande, el flujo es turbulento. Esto se formula con más precisión definiendo un
numero de Reynolds crítico, Re, de modo que el flujo es laminar si Re< Re crítico.
El flujo también puede ser intermitentemente turbulento y laminar; en ese caso
se le llama flujo
fl ujo intermedio o flujo estacionario. Este fenómeno ocurre cuando el
número de Reynolds se aproxima al valor crítico.
Epp y condiciones de seguridad:
Mediante el DS N°005-2012-TR Reglamento de la Ley 29783, Ley de Seguridad
y salud en el Trabajos, tiene como objetivo promover una cultura de prevención
de riesgos laborales en el país sobre la observancia del deber de prevención de
los empleadores, el orden de fiscalización y control del estado y la participación
de los trabajadores y sus organizaciones gremiales.
Para hacer uso de las instalaciones del laboratorio de la Universidad se ha
contado con los implementos mínimos de seguridad que deben se utilizarse:

Guantes de seguridad

Lentes de seguridad

Zapatos de seg
seguridad
uridad con p
punta
unta de acero

Mandil.
EQUIPO PARA LABORATORIO
EQUIPO DE ROTECCION INDUSTRI
INDUSTRIAL
AL
EQUIPOS UTILIZADOS
Mesa de flujo laminar y tinta.
Cronometro
Flexómetro
Termómetro
Procedimiento: El desarrollo del ensayo consistió de los siguientes pasos que
se mencionan en orden a continuación.
a) Revisión de to
todas
das las llaves y válvulas co
comprobando
mprobando que están cerradas
b) Apertura de la válv
válvula
ula de control de ing
ingreso
reso del agua d
de
e la línea, regulando
de tal forma que se presente un rebose de agua mínimo.
c) Se procede a abrir ligeramente la v
válvula
álvula de control de salida del agua,
girando la manija en un Angulo de 15º aproximadamente.
d) El agua que sale es almace
almacenada
nada en un recipiente cu
cubico
bico graduado en litros,
que está equipado al costado.
e) Medición de tiemp
tiempo
o en el cual iingresa
ngresa en v
volumen
olumen de agua identificable.
f) Verificación de temperatura del agua para calcular la viscosidad cinemática
del agua en ese momento.
g) Apertura de la llav
llave
e de control de salida del colo
colorante,
rante, de manera que fluya a
través del vidrio
h) Se repite el mismo proc
procedimiento
edimiento cinco vece
veces,
s, pero cada vez incrementado
el caudal según tipo de prueba laminar.
Cálculos y resultados
Cuadro para determinar los fluidos
RESULTADOS
DATOS DE LABORATORIO:

Longitud vidrio = 0.75 m
21.4
21.3
21.3

Temperatura =

Diámetro =

Densidad del agua = 997.93

Viscosidad cinemática = 0.978*10-6

1.34
1.44
1.55
1.47
1.56

* (1
(1.472 * 1
10
0 3 )2
4
1.702 *10 6 m2
1. Lamina sin dificultad:
Velocidad: v
Re
e´
0.75
tp
5.38
0.1394m / s
v *D
0.139 * 1.
1.472 * 10

0.97
0.978
8 * 10
3
6
209.21
2. Laminar con fuente:
Velocoidad: v
Re
1.472mm
5
* D2
4
Área =
21.33º
21.3
3º C
3
0.75
0.12m / s
6.21
v *D
0.12 * 1.472 * 10

0.
0.97
978
8 * 10
6
3
180.61
3. Flujo laminar con sumidero:
Velocoidad: v
Re
0.75
0.997m / s
7.52
v *D
0.997 * 1.
1.472 * 10

0.
0.97
978
8 * 10
6
3
1500.597
CONCLUSIONES
Es evidente como es fácilmente comprobable la relación que existe entre el
número de Reynolds y el tipo de flujo que se llega a observar y que es el que
se manifestó.
Al variar
variar el flujo de salida con la llave de paso, podíamos regular el flujo, haciendo
que este fuera o muy lento o muy rápido. Es así como pudimos observar los
diferentes tipos de flujos que se comprobaban con el cálculo del número de
Reynolds.
Al llevar a cabo las repeticiones con sus respectivas modificaciones, obtuvimos
que el tiempo es un factor tan importante ya que él era el único que modificaba
los valores que tomaba Reynolds porque los demás eran constantes. Al ser un
tiempo menor se obtenía un flujo turbulento, por lo que, al ir aumentando
gradualmente, el número de Reynolds comenzaba a disminuir hasta llegar al flujo
transitorio para luego ir hasta el flujo laminar donde el tiempo tomado era
muchísimo más que en el turbulento.
Sin embargo, los datos arrojaron los siguiente:

En ell flujo sin dificultad es del tipo la
laminar
minar dado que el valo
valorr de Reynolds
está por debajo de los 2000.

En el flujo con fuentes que también es laminar ,debido a que el valor de
Reynolds está por debajo de los 2000.

En el flujo laminar c
con
on sumidero donde también arrojo el v
valor
alor de
Reynolds por debajo de los 2000, eso significa que será un flujo de tipo
laminar.
Observaciones

Estar al pendiente de fugas.

Que se esté seguro que el flujo pueda llegar a provocar un flujo laminar
como turbulento.

El tipo de flujo también dependía de la posición de altura de la lla
llave
ve de
paso, por lo que se tuvo cuidado de colocarla justo en la mesa, tanto para
mediciones como experimentos.
Bibliografías

Mott Robert. (2006). “Mecánica de fluidos”. Pearson. 6 ed.

Geankoplis, Christie J. (2004). “Procesos de transporte y
operaciones unitarias”. Ed.Perentice Hall. 3ra Edición.

Streeter, V. L. y E. B. Wylie. (1988). “Mecánica de los fluidos”.
McGraw-Hil / Interamericana de México, S.A., México.
Fuentes electrónicas

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/laminar_turbulento.htm

http://tesis.ipn.mx/xmlui/bitstream/handle/123456789/6754/1809_evalua
cion%20del

https://alojamientos.uva.es/guia_docente/uploads/2012/389/51453/1/Docum
ento3.pdf

http://www.ugr.es/~jtorres/t7.pdf
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