1. INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI
INGENIERIA QUIMICA
LABORATORIO INTEGRAL I
UNIDAD III
REPORTE PRACTICA #8
EXPERIMENTO DE REYNOLDS
Integrantes:
Aranda Ramírez Eva L.
Arredondo Juárez Edith A.
Ceceña Rodríguez Karla A.
Cruz Rivera Laura A.
Rolón Correa Beyda
Rojas García Tania Y.
Profesor:
Rivera Pazos Norman Edilberto
MEXICALI 18 DE MAYO 2018
2. Índice
1. Objetivo
2. Marco teórico
3. Material y Equipo
4. Procedimiento
5. Resultados y estimaciones
6. Incidencias
7. Evidencia
8. Conclusiones
9. Bibliografía
3. Objetivo
Determinar experimentalmente el número de Reynolds para flujos en diferentes condiciones, comprender la
importancia del número de Reynolds.
Marco Teórico
Cuando un fluido circula por una tubería lo puede hacer en régimen laminar o en régimen turbulento. La diferencia
entre estos dos regímenes se encuentra en el comportamiento de las partículas fluidas, que a su vez depende del
balance entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas o de rozamiento, figura 1.3.
Como se verá posteriormente, el número de Reynolds es el parámetro que expresa la relación entre las fuerzas de
inercia y las viscosas en el interior de una corriente, por lo que el régimen hidráulico va a depender de su valor.
Régimen laminar: las partículas del líquido se mueven siempre a lo largo de trayectorias uniformes, en capas o
láminas, con el mismo sentido, dirección y magnitud. Suele presentarse en los extremos finales de los laterales
de riego y en microtubos de riego.
En tuberías de sección circular, si hacemos un corte transversal, las capas de igual velocidad se disponen de forma
concéntrica, con v > 0 junto a las paredes de la tubería y velocidad máxima en el centro.
Corresponde el régimen laminar a bajos valores del número de Reynolds y suele darse a pequeñas velocidades,
en tubos con pequeño diámetro y con fluidos muy viscosos (aceites). En estas condiciones, las fuerzas viscosas
predominan sobre las de inercia.
Régimen turbulento: las partículas se mueven siguiendo trayectorias erráticas, desordenadas, con formación de
torbellinos. Cuando aumenta la velocidad del flujo, y por tanto el número de Reynolds, la tendencia al desorden
crece. Ninguna capa de fluido avanza más rápido que las demás, y sólo existe un fuerte gradiente de velocidad en
las proximidades de las paredes de la tubería, ya que las partículas en contacto con la pared han de tener
forzosamente velocidad nula.
Figura 1.3
El paso de régimen laminar a turbulento no se produce de manera instantánea. Cuando se trabaja en régimen
laminar, a velocidades bajas, y se fuerza al fluido para que adquiera mayor velocidad, comienzan a aparecer
ondulaciones (régimen crítico), y de persistir este aumento llevará al fluido a alcanzar el régimen turbulento. Así,
un filete de colorante inyectado en una corriente laminar sigue una trayectoria bien definida. Si aumentamos la
velocidad, el filete comenzará a difundirse hasta terminar coloreando toda la corriente (régimen turbulento).
En el movimiento de un fluido a través de una conducción se comprueba, dependiendo de la viscosidad del fluido
y del diámetro del tubo, que en cada caso existe una velocidad crítica por debajo de la cual el régimen laminar es
estable. Para velocidades superiores a la velocidad crítica este régimen es inestable y pasa a turbulento ante
cualquier vibración.
Dentro del régimen turbulento se pueden encontrar tres zonas diferentes:
4. Régimen turbulento liso: las pérdidas que se producen no dependen de la rugosidad interior del tubo. Se presenta
para valores del número de Reynolds bajos por encima de 4000.
Régimen turbulento de transición: las pérdidas dependen de la rugosidad del material del tubo y de las fuerzas
de viscosidad. Se da para números de Reynolds altos, y depende del número de Reynolds y de la rugosidad
relativa.
Régimen turbulento rugoso: Las pérdidas de carga son independientes del número de Reynolds y dependen sólo
de la rugosidad del material. Se da para valores muy elevados del número de Reynolds.
Número de Reynolds
Osborne Reynolds (1842-1912) publicó en 1883 su clásico experimento mediante el que estableció que el paso
de régimen laminar a turbulento, que varía al modificar la velocidad y/o la viscosidad, quedaba condicionado a
un valor adimensional, hoy llamado Número de Reynolds (Re). El número crítico de Reynolds (Re)c , es decir,
el valor de Re que marcaría el paso del régimen laminar al turbulento, para tuberías vale 2300 (2320 exactamente
según algunos autores).
Para encontrar significado a su número, Reynolds comprobó experimentalmente el paso del flujo laminar al
turbulento cuando Re > 2300 al aumentar la velocidad. No obstante, en condiciones de laboratorio, Reynolds
obtuvo el valor Re = 12000 antes de que empezara la turbulencia. Posteriormente, otros investigadores llegaron
a obtener valores de Re = 75000 antes de que se produjeran turbulencias. Estos valores conseguidos en laboratorio
y bajo condiciones especiales no tienen ningún interés práctico, ya que las tuberías comerciales presentan
irregularidades en su superficie interna que producen flujos turbulentos para valores de Re mucho más bajos.
Aunque (Re)c = 2300, lo cierto es que para valores de Re comprendidos entre 2000 y 4000 la situación es bastante
imprecisa. A efectos de cálculo de tuberías interesa saber que para Re menores de 2000 el régimen es laminar, y
aunque este régimen se rompa accidentalmente, vuelve a restablecerse por sí solo.
En definitiva:
Re < 2000: Régimen laminar.
2000 < Re < 4000: Zona crítica o de transición.
Re >4000: Régimen turbulento.
Material y Equipo
Cantidad Nombre Observaciones
1 Bomba Sumergible
1 Manguera ½ in
1 Manguera ¾ in
1 Cuba De metal
1 Cronómetro
1 Vaso de precipitado 4L
2 Soportes universales
4 Pinzas 3 dedos
4 Pinzas nuez
1 Calentador de agua
1 Termómetro
1 Dimmer
5. Procedimiento
1. Lavar los materiales a utilizar.
2. Conectar a la corriente eléctrica el Dimmer, y la bomba a este.
3. Llenar la cuba con agua y sumergir la bomba, tomar la temperatura del agua.
4. Conectar la manguera de ½ in y sostenerla lo más horizontalmente posible con los soportes universales.
5. Tomar el tiempo en que tarda en llenar un volumen determinado del vaso de precipitado.
6. Con ayuda del Dimmer bajar o subir la potencia y tomar el tiempo, esto es para alterar la velocidad.
7. Hacer los pasos 5 y 6 intercambiando las mangueras, para un cambio en el diámetro.
8. Calentar el agua hasta 40°C.
8. Realizar los pasos 5, 6 y 7 pero manteniendo el agua a 40°C.
Resultados y Estimaciones
Por medio de tablas se obtuvieron las viscosidades cinemáticas:
Se calcularon las áreas con ambos diámetros de las mangueras:
Medición con manguera de ½ in a 20°C:
Cambiando velocidades:
Medición con manguera de ¾ in a 20°C:
Cambiando velocidades:
20 °C 1.01E-06
40°C 6.61E-07
Viscocidad Cinematica (m^2/s)
0.0127 1.2670E-04
0.01905 2.85E-04
Areas (m^2)
1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio
1 21.76 21.6 21.68 0.003 0.00013787 0.00013889 0.00013838 1.0881 1.0962 1.0922 1372.35 1385.00 1377.99
2 21.7 21.78 21.74 0.003 0.00013825 0.00013774 0.00013799 1.0912 1.0871 1.0891 1376.29 1371.74 1373.95
3 21.47 21.47 21.47 0.003 0.00013973 0.00013973 0.00013973 1.1028 1.1028 1.1028 1390.80 1391.80 1391.83
Velocidad (m/s) ReynoldsTiempo (s) ± 0.05
Repeticion Volumen (m^3)
Caudal (m^3/s)
1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio
1 7.02 7.04 7.03 0.003 0.00042735 0.00042614 0.00042674 3.3729 3.3633 3.3681 42538.46 42417.61 42477.95
2 6.94 7.19 7.065 0.003 0.00043228 0.00041725 0.00042463 3.4118 3.2932 3.3514 43028.82 41532.68 42267.52
3 7.34 7.52 7.43 0.003 0.00040872 0.00039894 0.00040377 3.2259 3.1487 3.1868 40683.92 39710.11 40191.12
Repeticion
Tiempo (s) ± 0.05
Volumen (m^3)
Caudal (m^3/s) Velocidad (m/s) Reynolds
1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio
1 16.02 16.24 16.13 0.003 0.00018727 0.00018473 0.00018599 0.6570 0.6481 0.6525 12429.36 12260.99 12344.60
2 16.23 16.46 16.345 0.003 0.00018484 0.00018226 0.00018354 0.6485 0.6395 0.6440 12268.54 12097.11 12182.22
3 16.24 16.06 16.15 0.003 0.00018473 0.0001868 0.00018576 0.6481 0.6554 0.6517 12260.99 12398.41 12329.31
Repeticion
Tiempo (s) ± 0.05
Volumen (m^3)
Caudal (m^3/s) Velocidad (m/s) Reynolds
6. Medición con manguera de ½ in a 40°C:
Cambiando velocidades:
Medición de manguera de ¾ in a 40°C:
Cambiando velocidades:
Incidencias
1.- El primer error que se cometió fue que no se consideró la potencia del dimmer por lo cual al momento de
encenderlo el agua salió muy rápido y se tiró en la mesa. Se tuvo que bajar la potencia y acercar más la manguera
al vaso de precipitado para que el agua no se saliera de este.
2.- Ya que se debía hacer un cambio de temperatura se utilizó una resistencia la cual se metió en el agua para que
así se mantuviera siempre a la misma temperatura, el incidente aquí es que no se sabía con exactitud hasta donde
la resistencia de debía sumergir, por lo cual esta parte de la práctica se tuvo que realizar con mucho cuidado para
no tener accidentes.
1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio
1 8.31 8.86 8.585 0.003 0.00036101 0.0003386 0.00034945 1.27 1.19 1.23 23961.30 22473.86 23193.76
2 8.63 8.58 8.605 0.003 0.00034762 0.00034965 0.00034863 1.22 1.23 1.22 23072.82 23207.27 23139.85
3 8.54 8.41 8.475 0.003 0.00035129 0.00035672 0.00035398 1.23 1.25 1.24 23315.97 23676.39 23494.80
Reynolds
Repeticion
Tiempo (s) ± 0.05
Volumen (m^3)
Caudal (m^3/s) Velocidad (m/s)
1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio
1 20.99 20.73 20.86 0.003 0.00014293 0.00014472 0.00014382 1.13 1.14 1.14 2167.77 2195.61 2180.84
2 20.4 20.56 20.48 0.003 0.00014706 0.00014591 0.00014648 1.16 1.15 1.16 2230.61 2212.06 2221.50
3 20.08 20.08 20.08 0.003 0.0001494 0.0001494 0.0001494 1.18 1.18 1.18 2265.00 2265.00 2265.00
Repeticion
Tiempo (s) ± 0.05
Volumen (m^3)
Caudal (m^3/s) Velocidad (m/s) Reynolds
1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio
1 6.92 7.02 6.97 0.003 0.00043353 0.00042735 0.00043042 3.42 3.37 3.40 65741.68 64805.19 65270.08
2 7.42 7.23 7.325 0.003 0.00040431 0.00041494 0.00040956 3.19 3.27 3.23 61311.65 62922.88 62106.82
3 7.44 7.27 7.355 0.003 0.00040323 0.00041265 0.00040789 3.18 3.26 3.22 61146.83 62576.68 61853.49
Reynolds
Repeticion
Tiempo (s) ± 0.05
Volumen (m^3)
Caudal (m^3/s) Velocidad (m/s)
1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio
1 18.22 17.84 18.03 0.003 0.00016465 0.00016816 0.00016639 0.58 0.59 0.58 16649.11 17003.75 16824.56
2 20.23 19.08 19.655 0.003 0.00014829 0.00015723 0.00015263 0.52 0.55 0.54 14994.90 15898.68 15433.57
3 19.42 19.29 19.355 0.003 0.00015448 0.00015552 0.000155 0.54 0.55 0.54 15620.33 15725.60 15672.79
Repeticion
Tiempo (s) ± 0.05
Volumen (m^3)
Caudal (m^3/s) Velocidad (m/s) Reynolds
1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio 1 2 Promedio
1 8 8.05 8.025 0.003 0.000375 0.00037267 0.00037383 1.32 1.31 1.31 37918.35 37682.83 37800.23
2 8.13 8.38 8.255 0.003 0.000369 0.000358 0.00036342 1.29 1.26 1.28 37312.03 36198.90 36747.04
3 8.03 8.58 8.305 0.003 0.0003736 0.00034965 0.00036123 1.31 1.23 1.27 37776.69 35355.11 36525.81
Reynolds
Repeticion
Tiempo (s) ± 0.05
Volumen (m^3)
Caudal (m^3/s) Velocidad (m/s)
7. Evidencias
Conclusión
El número de Reynolds es fundamental para caracterizar la naturaleza del flujo y así poder calcular la cantidad
de energía perdida debido a la fricción en el sistema, al calcular el número de Reynolds en el laboratorio y
observar el comportamiento del fluido pudimos comprobar que su valor es de un rango muy parecido al de la
teoría. Pudimos aprender y observar lo que representa el número de Reynolds en la práctica. Pudimos ver como
existe una correlación entre el caudal y el número de Reynolds, el flujo volumétrico determina si el flujo es
laminar o turbulento, también afectan al flujo las caídas de presión, la velocidad y la fricción.
Bibliografía
http://ocwus.us.es/ingenieria-agroforestal/hidraulica-
yriegos/temario/Tema%201.Principios%20de%20Hidraulica/tutorial_05.htm
