Experimento de Reynolds.© UPV

Summary

El experimento de Reynolds, desarrollado en el Departamento de Ingeniería Rural y Agroalimentaria, busca diferenciar los tipos de régimen hidráulico en tuberías. Se explica que el flujo viscoso puede ser laminar o turbulento, y se utiliza el número de Reynolds para clasificar el flujo. El experimento involucra inyectar una solución coloreada en un tubo de vidrio para observar la transición entre flujo laminar y turbulento. El equipo consta de depósitos, una válvula de aguja y un tubo vertical. A través de la medición del caudal y el análisis de los resultados, se establecen límites experimentales para los diferentes regímenes hidráulicos.

Takeaways

• 🔬 El experimento de Reynolds es utilizado para diferenciar los tipos de régimen hidráulico en tuberías y caracterizar el flujo.
• 🎨 Reynolds observó que a bajas velocidades, el fluido se mueve en capas sin mezcla transversal, identificando el flujo laminar.
• 🌀 Al aumentar la velocidad, se llega a un punto donde el fluido se mezcla rápidamente, caracterizando el flujo turbulento.
• 📊 El número de Reynolds es un factor adimensional que clasifica el flujo como laminar (<2000), inestable o de transición (entre 2000 y 4000), y turbulento (>4000).
• 🧪 El experimento involucra la inyección de colorante en un tubo para observar el comportamiento del flujo y determinar su régimen.
• 📏 La dimensión característica para el número de Reynolds en tuberías es el diámetro del conducto.
• 💧 El flujo laminar se define por el movimiento del fluido en capas concéntricas con un gradiente de velocidad dado por la ley de Newton.
• 🌪 En el flujo turbulento, las partículas se mueven erráticamente con un intercambio transversal intenso y fluctuaciones continuas de velocidad.
• 🛠️ El equipo para el experimento incluye un depósito de colorante, un tubo vertical de vidrio, y una válvula para regular el caudal.
• ⏱️ Para medir el caudal, se recoge un volumen de agua en un tiempo determinado y se divide el volumen por el tiempo transcurrido.
• 📈 A través de la medición del caudal y la observación del comportamiento del flujo, se relaciona el número de Reynolds con el régimen hidráulico observado.

Q & A

¿Qué objetivo principal se tiene en el experimento de Reynolds en la hidráulica?

El objetivo principal es diferenciar los tipos de régimen hidráulico en tuberías y comprender el experimento de Reynolds para la caracterización del flujo utilizando el número de Reynolds para clasificar el flujo.

¿Qué descubrió Osborne Reynolds en su experimento de 1883?

Reynolds descubrió que a bajas velocidades de flujo, el chorro de agua coloreada circulaba intacto sin mezclarse con el agua principal, lo que indica un flujo laminar. A velocidades más altas, el color se difunde uniformemente, indicando un flujo turbulento.

¿Cómo se define el flujo laminar?

El flujo laminar se define como aquel en el que el fluido se mueve en capas o cilindros concéntricos, deslizándose suavemente unos sobre otros con un gradiente de velocidad dado por la ley de Newton de viscosidad.

¿Qué características tiene el flujo turbulento?

En el flujo turbulento, el movimiento de las partículas es errático, con un intercambio transversal de cantidad de movimiento intenso, y la velocidad y presión fluctúan continuamente.

¿Cuál es el número de Reynolds y qué representa?

El número de Reynolds es un factor adimensional que relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y una dimensión típica de un flujo. Ayuda a determinar el tipo de flujo, ya sea laminar, turbulento o en transición.

¿Cómo se determina si el régimen de flujo es laminar, turbulento o en transición?

Si el número de Reynolds es menor de 2000, el régimen es laminar. Si es superior a 4000, es turbulento. Y para valores entre 2000 y 4000, el régimen es inestable o de transición.

¿Qué equipos componen el experimento de Reynolds y qué función cumplen?

El equipo consta de un depósito de colorante, un depósito central y principal, una estructura de soporte, un tubo vertical de vidrio de 13 mm de diámetro, y una válvula para regular el caudal. Sirven para inyectar colorante y medir el caudal del fluido a través de la observación del comportamiento del fluido.

¿Cómo se establece el caudal y el nivel de agua constante en el experimento?

Se establece un caudal y un nivel de agua constante en el depósito de alimentación mediante la regulación de la válvula al pie del equipo.

¿Cómo se medirá el caudal en el experimento?

El caudal se mide a través de la diferencia de cotas entre el nivel de agua sobre el cilindro interior y el extremo del tubo flexible. Se recoge el mayor volumen de agua posible en un tiempo determinado y se divide el volumen recogido entre el tiempo transcurrido.

¿Cómo se relaciona el número de Reynolds con el comportamiento del flujo observado?

El número de Reynolds se relaciona con el comportamiento del flujo observado, donde valores bajos indican flujo laminar y valores altos indican flujo turbulento. Los valores intermedios sugieren un régimen de transición.

¿Qué se espera que el participante aprenda al final del experimento?

Se espera que el participante comprenda los diferentes regímenes hidráulicos, adquiera la noción de turbulencia y asocie el número de Reynolds con los regímenes de flujo correspondientes.