Laboratorio 1 Mecanica de Fluidos PDF

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UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADASMECANICA DE FLUIDOSLABORATORIO – INFORME N°ENSAYOS:Viscosidad: Aplicando la Ley de StokeExperimento de Osborne ReynoldsMedición de caudal volumétricoSección: CVProfesor: Contreras Fajardo, RaulAlumno : Aguirre Torres, Bryan JonathanCódigo : uGrupo: 2Año : 202...

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UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS

MECANICA DE FLUIDOS LABORATORIO – INFORME N°1 ENSAYOS: Viscosidad: Aplicando la Ley de Stoke Experimento de Osborne Reynolds Medición de caudal volumétrico Sección: CV64 Profesor: Contreras Fajardo, Raul Alumno: Aguirre Torres, Bryan Jonathan Código: u201413431 Grupo: 2 Año: 2021-02

ÍNDICE 1. Introducción 2. Ensayo N°1: Viscosidad aplicando la Ley de Stokes’’ 2.1. Introducción 2.2. Objetivos 2.3. Marco teórico 2.4. Instrumentos y materiales utilizados 2.5. Procedimientos 2.6. Cálculos y gráficos 2.7. Análisis de resultados 2.8. Conclusiones 2.9. Recomendaciones 3. Ensayo N°2: Experimento de Osborne Reynolds 3.1. Introducción 3.2. Objetivos 3.3. Marco teórico 3.4. Instrumentos y materiales utilizados 3.5. Procedimientos 3.6. Cálculos y gráficos 3.7. Análisis de resultados 3.8. Conclusiones 3.9. Recomendaciones 4. Ensayo N°3: Medición del caudal volumétrico 4.1. Introducción 4.2. Objetivos 4.3. Marco teórico 4.4. Instrumentos y materiales utilizados 4.5. Procedimientos 4.6. Cálculos y gráficos 4.7. Análisis de resultados 4.8. Conclusiones 4.9. Recomendaciones 5. Bibliografía 6. Anexos

1. INTRODUCCION

En Mecánica de fluidos, estudia todo lo relacionado a los fluidos. Sin embargo, no trata de describir todo lo relacionado con ellos; se centra en aspectos mecánicos del comportamiento de los fluidos, como el movimiento que presenta, la presión que ejerce, cómo alteran el movimiento de objetos introducidos en ellos, entre otros aspectos. Por tanto, se puede llegar fluido a través de:

•

La fórmula de Stokes (Ensayo N°1),

•

Experimento de Osborne Reynolds. (Ensayo N°2)

•

Medición del caudal volumétrico (Ensayo N°3)

2.

ENSAYO N°1:

‘‘DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD LIMITE Y LA VISCOSIDAD DEL FLUIDO A TRAVÉS DE LA FÓRMULA DE STOKES’’ 2.1.

INTRODUCCIÓN La viscosidad es el rozamiento interno entre las capas de fluido. A causa de la viscosidad, es necesario ejercer una fuerza para obligar a una capa de fluido a deslizar sobre otra. La constante de proporcionalidad se denomina viscosidad (μ).

2.2.

OBJETIVOS •

• •

2.3.

En esta experiencia de laboratorio se estudiará el movimiento de caída de una esfera en el seno de un fluido, analizando en particular el comportamiento de la fuerza viscosa. Determinar el coeficiente de viscosidad de los fluidos experimentales a través del método de Stokes. Determinar la velocidad limite.

MARCO TEÓRICO Cuando un cuerpo se mueve en caída libre en el vacío, el mismo se encuentra sometido sólo a la acción de su peso. Su aceleración es constante (e igual a "g") y su velocidad aumenta proporcionalmente con el tiempo. ¿Qué diferencia hay cuando el movimiento de caída ocurre en un fluido viscoso, ya sea en aire o en un líquido? En la siguiente imagen se muestra el diagrama de cuerpo libre para un cuerpo que cae en un medio viscoso. Además de a su propio peso (P), el cuerpo es sometido a una fuerza denominada ‘‘empuje’’ (E), de sentido contrario al peso, por el solo hecho de encontrarse sumergido. Además, si el cuerpo se mueve aparece una fuerza viscosa (R) que se opone al movimiento del cuerpo Diagrama de cuerpo libre de una esfera en el seno de un fluido viscoso:

P: peso la partícula

E: empuje R: fricción Ecuación de la viscosidad experimental: 𝝁=

𝟐 ∗ 𝒓𝟐 ∗ 𝒈(𝝆𝒑𝒂𝒓𝒕.−𝝆𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐) ∗ 𝒕 𝟗∗𝒅 Unidad: kg/m.s

Ecuación de la velocidad experimental:

𝑽𝒔 =

𝟐 ∗ 𝒓𝟐 ∗ 𝒈(𝝆𝒑𝒂𝒓𝒕.−𝝆𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐) 𝟗∗𝝁 Unidad: m/s

2.4.

INSTRUMENTOS Y MATERIALES UTILIZADOS • • • • •

Bolita esférica de plástico Regla de 30cm Cronómetro de celular Tomatodo transparente Fluido: agua y aceite

2.5.

PROCEDIMIENTOS • • • •

2.6.

Se procede hacer las medidas respectivas en el recipiente de 0 – 12 cm, intervalos de 2 cm. Llenamos el recipiente del fluido agua y dejamos caer la partícula. Se va tomando el tiempo para cada medida con la ayuda del cronómetro. Asimismo, para el fluido aceite.

CÁLCULOS La partícula escogida fue una pequeña bolita esférica de plástico que presenta los siguientes datos:

•

Radio = 4mm = 4x10−3 m

•

Densidad 1,23 g/𝑐𝑚3 = 1230 kg/𝑚3

Fluido: Agua Viscosidad Experimental:

•

Distancia 0 – 2 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 1000 3 ) ∗ 0.33𝑠 𝑠 𝑚 𝑚 𝜇= 9 ∗ 0.02 𝑚 𝜇 = 0.1324

•

𝑘𝑔 ∗𝑠 𝑚

Distancia 2 – 4 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 1000 3 ) ∗ 0.47𝑠 𝑠 𝑚 𝑚 𝜇= 9 ∗ 0.04 𝑚 𝜇 = 0.0943

•

𝑘𝑔 ∗𝑠 𝑚

Distancia 4 – 6 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 1000 3 ) ∗ 0.53𝑠 𝑚 𝑠 𝑚 𝜇= 9 ∗ 0.06 𝑚 𝜇 = 0.0709

•

𝑘𝑔 ∗𝑠 𝑚

Distancia 6 – 8 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 1000 3 ) ∗ 0.60𝑠 𝑠 𝑚 𝑚 𝜇= 9 ∗ 0.08 𝑚 𝜇 = 0.0602

𝑘𝑔 ∗𝑠 𝑚

•

Distancia 8 – 10 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 1000 3 ) ∗ 0.73𝑠 𝑠 𝑚 𝑚 𝜇= 9 ∗ 0.10 𝑚 𝝁 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟖𝟔

•

𝒌𝒈 𝒎

∗𝒔

Distancia 10 – 12 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 1000 3 ) ∗ 0.81𝑠 𝑠 𝑚 𝑚 𝜇= 9 ∗ 0.12 𝑚 𝜇 = 0.0542

𝑘𝑔 ∗𝑠 𝑚

Velocidad Experimental:

•

Distancia 0 – 2 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 1000 3 ) 𝑚 𝑠 𝑚 𝑉𝑠 = 𝑘𝑔 9 ∗ 0.1324 𝑚 ∗𝑠 𝑉𝑠 = 0.0606 𝑚/𝑠

•

Distancia 2 – 4 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 1000 3 ) 𝑚 𝑠 𝑚 𝑉𝑠 = 𝑘𝑔 9 ∗ 0.0943 𝑚 ∗𝑠 𝑉𝑠 = 0.0851 𝑚/𝑠

•

Distancia 4 – 6 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 1000 3 ) 𝑠 𝑚 𝑚 𝑉𝑠 = 𝑘𝑔 9 ∗ 0.0709 𝑚 ∗𝑠 𝑉𝑠 = 0.1132 𝑚/𝑠

•

Distancia 6 – 8 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 1000 3 ) 𝑚 𝑠 𝑚 𝑉𝑠 = 𝑘𝑔 9 ∗ 0.0602 𝑚 ∗𝑠 𝑉𝑠 = 0.1333 𝑚/𝑠

•

Distancia 8 – 10 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 1000 3 ) 𝑠 𝑚 𝑚 𝑉𝑠 = 𝑘𝑔 9 ∗ 0.0586 𝑚 ∗𝑠 𝑉𝑠 = 0.1369 𝑚/𝑠

•

Distancia 10 – 12 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 1000 3 ) 𝑚 𝑠 𝑚 𝑉𝑠 = 𝑘𝑔 9 ∗ 0.0542 𝑚 ∗𝑠 𝑉𝑠 = 0.1480 𝑚/𝑠

Fluido: Agua

Radio de la partícula = 4𝒙𝟏𝟎−𝟑 𝒎

Viscosidad experimental

Velocidad experimental

Distancia: d = 2cm

Tiempo de recorrido (s)

(kg/m.s)

(m/s)

0-2

0.33

0.1324

0.0606

0-4

0.47

0.0943

0.0851

0-6

0.53

0.0709

0.1132

0-8

0.60

0.0602

0.1333

0-10

0.73

0.0586

0.1369

0-12

0.81

0.0542

0.1480

Densidad: 1000kg/m3

VELOCIDAD VS TIEMPO 0.16 0.14

Viscosidad m/s

0.12

0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Tíempo (s)

0.6

0.7

0.8

0.9

Fluido: Aceite Viscosidad Experimental:

•

Distancia 0 – 2 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 920 3 ) ∗ 0.41𝑠 𝑠 𝑚 𝑚 𝜇= 9 ∗ 0.02 𝑚 𝜇 = 0.2217

•

𝑘𝑔 ∗𝑠 𝑚

Distancia 2 – 4 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 920 3 ) ∗ 0.55𝑠 𝑚 𝑠 𝑚 𝜇= 9 ∗ 0.04 𝑚 𝜇 = 0.1486

•

𝑘𝑔 ∗𝑠 𝑚

Distancia 4 – 6 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 920 3 ) ∗ 0.81𝑠 𝑠 𝑚 𝑚 𝜇= 9 ∗ 0.06 𝑚 𝜇 = 0.1460

•

𝑘𝑔 ∗𝑠 𝑚

Distancia 6 – 8 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 920 3 ) ∗ 1.06𝑠 𝑚 𝑠 𝑚 𝜇= 9 ∗ 0.08 𝑚 𝜇 = 0.1433

𝑘𝑔 ∗𝑠 𝑚

•

Distancia 8 – 10 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 920 3 ) ∗ 1.14𝑠 𝑠 𝑚 𝑚 𝜇= 9 ∗ 0.10 𝑚 𝜇 = 0.1233

•

𝑘𝑔 𝑚

∗𝑠

Distancia 10 – 12 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 920 3 ) ∗ 1.35𝑠 𝑠 𝑚 𝑚 𝜇= 9 ∗ 0.12 𝑚 𝜇 = 0.1216

𝑘𝑔 ∗𝑠 𝑚

Velocidad Experimental:

•

Distancia 0 – 2 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 920 3 ) 𝑚 𝑠 𝑚 𝑉𝑠 = 𝑘𝑔 9 ∗ 0.2217 𝑚 ∗𝑠 𝑉𝑠 = 0.0488 𝑚/𝑠

•

Distancia 2 – 4 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 920 3 ) 𝑚 𝑠 𝑚 𝑉𝑠 = 𝑘𝑔 9 ∗ 0.1486 𝑚 ∗𝑠 𝑉𝑠 = 0.0728 𝑚/𝑠

•

Distancia 4 – 6 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 920 3 ) 𝑠 𝑚 𝑚 𝑉𝑠 = 𝑘𝑔 9 ∗ 0.1460 𝑚 ∗𝑠 𝑉𝑠 = 0.0741 𝑚/𝑠

•

Distancia 6 – 8 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 920 3 ) 𝑚 𝑠 𝑚 𝑉𝑠 = 𝑘𝑔 9 ∗ 0.1433 𝑚 ∗𝑠 𝑉𝑠 = 0.0755 𝑚/𝑠

•

Distancia 8 – 10 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 920 3 ) 𝑚 𝑠 𝑚 𝑉𝑠 = 𝑘𝑔 9 ∗ 0.1233 𝑚 ∗𝑠 𝑉𝑠 = 0.0881 𝑚/𝑠

•

Distancia 10 –12 cm: 𝑘𝑔 𝑘𝑔 2 ∗ (4𝑥10−3 𝑚)2 ∗ 9.81 𝑚⁄ 2 ∗ (1230 3 − 920 3 ) 𝑠 𝑚 𝑚 𝑉𝑠 = 𝑘𝑔 9 ∗ 0.1216 𝑚 ∗𝑠 𝑉𝑠 = 0.0892 𝑚/𝑠

Fluido: Aceite

Radio de la partícula = 4𝒙𝟏𝟎−𝟑 𝒎

Viscosidad experimental

Velocidad experimental

Distancia: d = 2cm

Tiempo de recorrido (s)

(kg/m.s)

(m/s)

0-2

0.41

0.2217

0.0488

0-4

0.55

0.1486

0.0728

0-6

0.81

0.1460

0.0741

0-8

1.06

0.1433

0.0755

0-10

1.14

0.1233

0.0881

0-12

1.35

0.1216

0.0892

Densidad: 920kg/m3

VELOCIDAD VS TIEMPO 0.16 0.14

Viscosidad m/s

0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02

0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Tíempo (s)

0.6

0.7

0.8

0.9

2.7.

2.8.

ANALISIS DE RESULTADOS •

Vemos que el tiempo empleado por la partícula al caer es menor en el fluido agua, que en el fluido aceite.

•

El fluido más viscoso es el aceite, debido a las propiedades que tiene este, es menos denso que el agua.

•

No vemos una velocidad máxima debido a que en la tabla se sigue viendo un incremento de velocidad / tiempo.

CONCLUSIONES • •

2.9.

La partícula escogida debe tener una densidad baja, ya que si su densidad fuera alta sería difícil de cronometrar. La velocidad experimental del agua es mayor al del aceite debido a que este tiene una menor viscosidad que el fluido aceite.

RECOMENDACIONES •

• • •

Para el ensayo necesariamente se debe recibir apoyo por parte de un familiar, uno para soltar la partícula al fluido, y otro para medir el tiempo a través del cronómetro del celular. Ser precisos al momento de medir el tiempo cuando la partícula este en la medida establecida. Se recomienda que la dimensión de la partícula sea muy pequeña y poco denso para no tomar en cuenta las paredes del recipiente. Se recomienda que los intervalos de distancias sean mayores para una mayor precisión del tiempo.

3.0 ENSAYO N°2: ‘‘EXPERIMENTO DE OSBORNE REYNOLDS’’ 3.1. INTRODUCCIÓN Si consideramos el flujo en una tubería como uniforme y permanente, de tal modo que podamos contar con una distribución de velocidad constante, este flujo a su vez puede estar en diferentes regímenes y esto se determina mediante el número de Reynolds. 3.2. OBJETIVOS • • •

Identificar el régimen al que está sometido un flujo al abrir la válvula de tu casa. Calcular el caudal mediante el método volumétrico. Calcular el número de Reynolds del flujo e identificar en que régimen se encuentra.

3.3. MARCO TEÓRICO ¿Qué es un fluido? Es una sustancia que se deforma continuamente (fluye) cuando se aplica un esfuerzo de corte, sin importar cuan pequeño pueda ser el esfuerzo. Es decir que existe entre sus moléculas poca fuerza de atracción, cambiando su forma, lo que ocasiona que la posición que toman sus moléculas varía, ante una fuerza aplicada sobre ellos. Los fluidos están conformados por los líquidos y los gases, siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales), de las formas físicas en las cuales existe la materia. Los fluidos son compresibles pues su volumen se reduce al ser comprimidos o presionados. Sin embargo, son fluidos no compresibles los que soportan la fuerza de compresión del mismo modo que los cuerpos sólidos.

Propiedades de un fluido •

•

•

Densidad: Es la medida del grado de compactación de un material. Para un fluido homogéneo se define como la masa por unidad de volumen y depende de factores tales como su temperatura y la presión a la que está sometido. Sus unidades en el SI son: kg/m 3. Los líquidos son ligeramente compresibles y su densidad varía poco con la temperatura o la presión. Compresibilidad: En la mayoría de los casos, un líquido se podría considerar incompresible, pero cuando la presión cambia bruscamente, la compresibilidad se hace evidente e importante. Lo mismo ocurre si hay cambios importantes de temperatura. Viscosidad: es una medida de la resistencia del fluido al corte cuando el fluido está en movimiento. Sus unidades en el SI son: kg s/ m3. La viscosidad de un líquido decrece con el aumento de temperatura, pero en los gases crece con el aumento de temperatura. Esta diferencia es debido a las fuerzas de cohesión entre moléculas

•

Tensión superficial: Una molécula dentro del líquido es atraída en todas direcciones por otras moléculas mediante fuerzas cohesivas. Cuando un líquido está en contacto con algún otro medio (aire, otro líquido, un sólido) se forma una superficie de contacto entre el líquido y el otro medio. Una de las consecuencias de la tensión superficial es la capilaridad.

Fluidos viscosos En los flujos viscosos se distinguen dos tipos de Regímenes: Laminar y Turbulento. El carácter del flujo está dado por la rugosidad de las paredes, la viscosidad, velocidad y temperatura del flujo entre otros factores. Basándose en el análisis dimensional y analizando la relación entre las fuerzas de inercia y fuerzas viscosas que actúan en un fluido, Reynolds obtuvo el numero adimensional (Re) que permite identificar el régimen en que se encuentra el fluido. Para una tubería el Número de Reynolds es: 𝑅𝑒 =

• • •

R ≤ 2300

𝑉 ∗ 𝐷 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎𝑠 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠 = 𝑣 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎𝑠 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑎𝑠

V: Velocidad del Fuido (m/s) D: Diametro interior de tubería (m) V: Viscosidad cinematica del agua (1x10−6 m2/s)

2300 < R < 4200

R ≥ 4200

3.4. INSTRUMENTOS Y MATERIALES UTILIZADOS • • • •

Jarra medidora de 1 L Celular – cronómetro Agua Válvula del caño

3.5. PROCEDIMIENTO Resaltamos el volumen de la jarra medidora (250 ml). • • • • • • • •

Calcular el diámetro del grifo. La primera abertura del caño, se da un pequeño giro. De igual manera para las siguientes pruebas se va abriendo el grifo, cada vez más. Tomar el tiempo en cada prueba Medir los caudales de cada prueba Calcular la velocidad de cada prueba Calcular el número de Reynolds Clasificar el flujo en función al número de Reynolds hallado y anotar el resultado

3.6. CALCULOS Y GRAFICOS Utilizaremos la ecuación de Reynolds: 𝑅𝑒 =

𝑉∗𝐷 𝑣

Por Dato 𝑣 = 1 ∗ 10−6 𝑚/𝑠2 Asi mismo, también se usara la ecuación del caudal 𝑄 = 𝑉∗𝐴

Teniendo el cuenta que el diámetro de la tubería es de 0.013m

𝐴𝑟𝑒𝑎 =

𝜋 ∗ (0.013)2 4

𝐴𝑟𝑒𝑎 = 1.327 ∗ 10−4𝑚2 Prueba 1

𝑄 8.65 ∗ 10−6 𝑚3 /𝑠 = 0.0652𝑚/𝑠 𝑉= = 𝐴 1.327 ∗ 10−4𝑚2 𝑅𝑒 =

𝑉 ∗ 𝐷 0.0652 ∗ 0.013 = 847.6 (𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑟) = 𝑣 1 ∗ 10−6

Prueba 2 𝑉=

𝑅𝑒 =

𝑄 1.59 ∗ 10−5 𝑚3 /𝑠 = = 0.1198𝑚/𝑠 𝐴 1.327 ∗ 10−4𝑚2

𝑉 ∗ 𝐷 0.1198 ∗ 0.013 = 1557.4 (𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑟) = 𝑣 1 ∗ 10−6

Prueba 3 𝑉=

𝑅𝑒 =

3.13 ∗ 10−5 𝑚3 /𝑠 = 1.327 ∗ 10−4𝑚2 = 0.2359𝑚/𝑠 𝐴

𝑉 ∗ 𝐷 0.2359 ∗ 0.013 = = 3066.7 (𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛) 𝑣 1 ∗ 10−6

Prueba 4 𝑉=

𝑅𝑒 =

𝑄

𝑄 6.16 ∗ 10−5 𝑚3 /𝑠 = = 0.4642𝑚/𝑠 𝐴 1.327 ∗ 10−4𝑚2

𝑉 ∗ 𝐷 0.4642 ∗ 0.013 = 6034.6 (𝑇𝑢𝑟𝑏𝑢𝑙𝑒𝑛𝑡𝑜) = 𝑣 1 ∗ 10−6

Prueba Nro.

Vol (ml)

Vol (l)

T (s)

Q (l/s)

Q (m3/s)

1

250

0.25

28.91

8.65x10-3

8.65x10-6

1.327x10-4 0.0652

2

250

0.25

15.76

0.0159

3

250

0.25

7.99

4

250

0.25

4.06

V (m/s)

Re

Flujo

847.6

Laminar

1.59x10-5

1.327x10-4 0.1198 1557.4

Laminar

0.0313

3.13x10-5

1.327x10-4 0.2359 3066.7 Transición

0.0616

6.16x10-5

1.327x10-4 0.4642 6034.6 Turbulento

3.1. ANÁLISIS DE RESULTADOS Por Reynolds podemos observar: • • • •

A (m2)

En la prueba N°1 el flujo es Laminar. En la prueba N°2 el flujo es Laminar. En la prueba N°3 el flujo es en Transición. En la prueba N°4 el flujo es Turbulento

3.2. CONCLUSIONES •

• •

Identificamos el régimen (laminar, transición y turbulento) del experimento, por medio de la ecuación de Reynolds, a través del volumen y tiempo empleado. A través del método volumétrico, hallamos los caudales para cada prueba. Por medio de los datos extraídos del experimento hecho en casa y el uso de las fórmulas, hallamos el valor de Reynolds para cada prueba, así mismo podemos clasificarlo según su régimen.

3.3. RECOMENDACIONES •

Para el ensayo necesariamente se debe recibir apoyo por parte de un familiar, uno para estar al tanto de la salida del caudal y llenado del recipiente, y otro para medir el tiempo a través del cronómetro del celular.

•

Ser precisos al momento de medir el tiempo cuando el volumen sea el indicado para cada prueba para ello es necesario que nuestro recipiente tenga la medida establecida (250 ml).

4.0. ENSAYO N°3: ‘‘MEDICIÓN DEL CAUDAL VOLUMÉTRICO’’ 4.1. INTRODUCCIÓN Caudal es la cantidad de fluido que pasa por determinado elemento en la unidad de tiempo. Se le identifica como flujo volumétrico. En la actualidad existe varios instrumentos que miden el caudal, se le conoce como caudalímetro o medidor de caudal.

4.2. OBJETIVOS ✓ Conocer el método de medición del caudal volumétrico. ✓ Estudiar las diferentes formas de medición de caudales.

4.3. MARCO TEÓRICO Caudal: Es la cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto por unidad de tiempo, se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Flujo volumétrico: Permite determinar el volumen de fluido que atraviesa una sección del conducto y ofrece una medida de la velocidad con la que se desplaza el fluido por el mismo. Sin embargo, medir la velocidad de un fluido (ya sea un líquido, un gas o una mezcla de ambos) no es tan sencillo como lo puede ser medir la velocidad de desplazamiento de un cuerpo sólido. Por tanto, sucede que para conocer la velocidad de un fluido se hace necesario conocer su caudal. De esta y otras muchas cuestiones relacionadas con los f...