1. UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN
MARCOS
E.A.P DE INGENIERIA
MECÁNICA DE FLUIDOS
HIDRÁULICA DE TUBERÍAS – RÉGIMEN DE
FLUJO DE REYNOLDS
PROFESOR: HERQUINIO ARIAS MANUEL
VICENTE
CURSO: LABORATORIO DE HIDRAULICA
ALUMNO: ATENCIO VELASQUEZ JOAN JUNIORS
CÓDIGO: 10130114
2021-II
2. DEDICATORIA
Dedico este trabajo primeramente a DIOS, familiares
que siempre están apoyando en la medida de sus
posibilidades, pero con la mejor intención del mundo y a
nuestro profesor el Ingeniero MANUEL VICENTE HERQUINIO
ARIAS quien nos brinda su valioso conocimiento basado en la
amplia experiencia como docente y en el campo, muy
agradecido con todos ustedes por formar parte de mi
formación como futuro Ingeniero.
3. I. INTRODUCCIÓN
En el presente informe de laboratorio, referente a los temas de Hidráulica
en tuberías y la experiencia régimen de flujo Reynolds veremos ciertos
datos que nos arrojan las experiencias tomadas. Los datos tomados serán
representados en tablas lo cual en este informe habrá 20 datos distintos,
como el tiempo, volumen, velocidad y caudal con el cual determinaremos
el número de Reynolds; y de acuerdo a ellos podremos decir si el flujo es
laminar, en transición o turbulento.
En este informe describiremos algunas definiciones teóricas básicos de
mecánica de fluidos como el número de Reynolds para determinar con qué
tipo de fluido nos encontramos en ciertas condiciones dadas en cada toma
de datos, los datos arrojados en la experiencia serán comparados con los
datos teóricos.
La hidráulica en tuberías será representada por una válvula casera (caño o
grifo), con la cual se recopilará los datos de un flujo (agua) para finalmente
hallar el número de Reynolds.
II. OBJETIVOS
➢ Objetivo general:
• Interpretar y determinar el régimen (laminar, transición o
turbulento) del agua potable que circula a través de una
conducción cerrada mediante la definición del número de
Reynolds.
➢ Objetivo específico:
• Calcular el Número de Reynolds del Agua potable para
diferentes caudales de circulación.
• Determinar la viscosidad dinámica del agua.
• Calcular el caudal de circulación dentro de una tubería
4. III. FINALIDAD
La finalidad del presente informe es experimentar y conocer como el
número de Reynolds determina las características de un flujo de
fluido, condicionando 3 formas o 3 regímenes: flujo laminar, flujo en
transición y flujo turbulento.
IV. PRINCIPIOS TEÓRICOS
▪ Flujo Laminar: El flujo laminar se caracteriza por trayectorias
suaves o regulares de partículas de fluido, el fluido fluye en
capas paralelas sin interrupción de las capas, también se le
conoce como flujo aerodinámico.
▪ Flujo en transición: Es aquel en el que hay algunas
fluctuaciones intermitentes del fluido en un flujo laminar,
aunque no es suficiente para caracterizar un flujo turbulento.
5. ▪ Flujo Turbulento: Este flujo se caracteriza por el movimiento
irregular de partículas (se puede decir caótico) del fluido, la
turbulencia también se caracteriza por recirculación,
remolinos y aleatoriedad aparente.
▪ Numero de Reynolds: El número de Reynolds (Re) se definió
como la relación existente entre las fuerzas inerciales y las
fuerzas viscosas (o de rozamiento). Es un parámetro
adimensional y puede utilizarse para definir las características
del flujo dentro de una tubería, cuyo valor indica si el flujo
sigue un modelo laminar, en transición o turbulento, depende
también de la velocidad del fluido.
6. ▪ Caudal: Se conoce como caudal a la cantidad de fluido que
circula a través de una sección de un ducto, ya sea tubería,
canal etc.; por unidad de tiempo. Generalmente se le identifica
con el volumen que pasa por un área determinada en una
unidad de tiempo especifica.
▪ Viscosidad Dinámica: También llamada viscosidad absoluta, es
la resistencia interna entre las moléculas de un fluido en
movimiento y determina las fuerzas que lo mueven y lo
deforman.
7. ▪ Viscosidad Cinemática: Relaciona la viscosidad dinámica con la
densidad del líquido. Teniendo el valor de la viscosidad
dinámica se puede calcular la viscosidad cinemática de un
fluido con al siguiente formula:
▪ Densidad: Se define como la masa por unidad de volumen. Sus
unidades en el sistema internacional son [kg/m3]. Para un
fluido homogéneo, la densidad no varía de un punto a otro y
puede definirse simplemente mediante:
8. V. MATERIALES, HERRAMIENTAS Y EQUIPOS
En la presente experiencia se utilizaron los siguientes
elementos:
Materiales:
▪ Agua potable
▪ 2 válvulas o grifos de agua
▪ 1 manguera
▪ 1 adaptador
▪ 1 tubo de agua de ½ pulgada
▪ 2 baldes
▪ 1 cinta teflón
9.
10. Herramientas:
▪ 1 regleta
▪ 1 calculadora
▪ 1 cuaderno de apuntes
▪ 1 lapicero
Equipos:
▪ 1 cronómetro
▪ 1 termómetro digital
VI. PROCEDIMIENTO
IDEA DEL DISEÑO:
11. 1. Se midió el diámetro interior de la válvula instalada en el
depósito (balde)
2. Se colocó la válvula al balde previamente perforado.
3. Se conectó la maguera a la válvula, esta maguera nos dará
un H (altura) que para nuestro experimento será de 0.48 m
el cual a su vez se conectará al tubo de ½ pulgada de 1.40
m de largo.
4. A este tubo le colocamos una válvula la cual llenará un
recipiente donde mediremos el volumen.
5. Colocamos 3 tubos adicionales donde no importa su
dimensión porque nos servirán como soporte y medida de
altura que nos da la seguridad de que el tubo este paralelo
a la horizontal del piso.
6. Se armó el esquema para la recopilación de datos de
nuestra experiencia conformada por los siguientes
elementos: recipiente de 1L, grifo de cañería, cronometro,
termómetro, cuaderno de notas, lapicero.
7. Se abrió la válvula del grifo de la cañería para verter de agua
en el recipiente de 12 L.
8. Se midió la temperatura del agua con un termómetro digital
y esta fue anotada en nuestro cuaderno de apuntes.
8. Se abrió la llave del grifo de la cañería hasta un CAUDAL
1, en donde se realizaron 3 medidas de la siguiente forma:
8.1 Se realizó la primera medida, se enciende el cronometro
y se espera hasta que el agua llene al recipiente hasta un valor
de VOLUMEN 1. Se apagó el cronometro y se apuntó el primer
TIEMPO 1.
12. 8.2 Se realizó la segunda medida, se enciende el cronometro
y se espera hasta que el agua llene al recipiente hasta un valor
de VOLUMEN 2. Se apagó el cronometro y se apuntó el
segundo TIEMPO 2.
8.3 Se realizó la tercera medida, se enciende el cronometro y
se espera hasta que el agua llene al recipiente hasta un valor
de VOLUMEN 3. Se apagó el cronometro y se apuntó el tercer
TIEMPO 3.
8.4 Se cerró la cañería del CAUDAL1.
6. Se abrió la llave del grifo de la cañería hasta un CAUDAL 2,
en donde se realizaron 3 nuevas medidas obteniendo los
siguientes datos: VOLUMEN 4-TIEMPO 4, VOLUMEN 5-TIEMPO
5, VOLUMEN 6-TIEMPO 6.
7. El procedimiento nuevamente se repitió hasta llegar al
caudal 10, en donde se realizaron 3 nuevas medidas
obteniendo los siguientes datos:
9. Se calculó el valor de los caudales, velocidades medias y el
número de Reynolds usando una calculadora científica y
estas fueron escritas en la tabla de Cálculos y Resultados.
9. Finalmente se determinó el régimen del fluido y se
interpretó la característica observada.
VII. TOMA DE DATOS
Diámetro de tubería antes de la válvula de
control
0.0127 𝒎
Área de la sección transversal de la tubería 0.000126677 𝒎𝟐
Temperatura 20.4 ℃
Viscosidad dinámica 0.001001285 𝑵. 𝒔/𝒎𝟐
14. 7 0.75 16.32 0.04596 0.04654 Chorro en forma
dispersada
0.8 17.46 0.04582
0.5 6.04 0.08278
8 0.75 9.25 0.08108 0.08118 Chorro en forma
dispersada
1 12.55 0.07968
0.1 0.98 0.10204
9 0.4 4.08 0.09804 0.09751 Chorro en forma
dispersada
0.6 6.49 0.09245
2 9.38 0.21322
10 2.5 11.9 0.21008 0.21108 Chorro en forma
dispersada
3 14.29 0.20994
VIII. CÁLCULOS Y RESULTADOS
❖ Para el Ítem 1: (Se realizaron los cálculos y se
hallaron las variables indicadas)
➢ Se obtuvieron los siguientes datos:
VOLUMEN TIEMPO
0.05 11.17
15. 0.075 18.48
0.1 21.33
➢ Se calculó el valor del caudal, esta se obtiene usando la
siguiente ecuación:
𝑄1 =
0.05
11.17
= 0.00448
𝑙
𝑠
𝑄2 =
0.075
18.48
= 0.00406
𝑙
𝑠
𝑄3 =
0.1
21.33
= 0.00469
𝑙
𝑠
➢ Se obtuvo el caudal promedio:
𝑄𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =
𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3
3
𝑄𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =
0.00448 + 0.00406 + 0.00469
3
𝑄𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 0.00441 𝑙/𝑠
➢ Se realizó el cambio de unidades de litros/segundo a
metros/segundo:
16. 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 (
𝑚3
𝑠
) =
𝑄𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜
1000
𝑄𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 (
𝑚3
𝑠
) =
0.00441
1000
𝑄𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 (
𝑚3
𝑠
) = 0.0000044 𝑚3
/𝑠
➢ Se determinó el diámetro y área de la sección de la tubería:
𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 =
1
2
𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎 = 0.0127 𝑚
Á𝑟𝑒𝑎 =
𝜋 ∗ 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜2
4
Á𝑟𝑒𝑎 =
𝜋 ∗ 0.0127 2
4
Á𝑟𝑒𝑎 = 0.0001267 𝑚2
➢ Se halló la velocidad de circulación del fluido usando la
siguiente ecuación:
17. 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 =
𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
Á𝑟𝑒𝑎
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 =
0.0000044
0.0001267
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 0.034794 𝑚/𝑠
➢ Se determinó la temperatura y se halló la viscosidad mediante
tablas (ver anexo 2)
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 = 20.4 ℃
𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎 = 1.003 ∗ 10−6
𝑚2
𝑠
➢ Se halló el número de Reynold usando la siguiente ecuación:
𝑅𝑒 =
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜
𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎
𝑅𝑒 =
0.034794 ∗ 0.0127
1.003 ∗ 10−6
𝑅𝑒 = 440.5672
18. ➢ Se determinó el régimen del fluido, usando la siguiente
definición:
𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑟: 𝑅𝑒 < 2300
𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑒𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑐𝑖ó𝑛: 3500 > 𝑅𝑒 > 2300
𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑢𝑙𝑒𝑛𝑡𝑜: 𝑅𝑒 > 3500
➢ Se obtiene los siguientes resultados del Ítem 1:
➢ Se repite el mismo procedimiento de cálculo para los datos del
Ítem 2 hasta el Ítem 10.
➢ Los resultados se recopilaron en la siguiente tabla de
CALCULOS Y RESULTADOS.
IX. DISCUSIÓN DE RESULTADOS:
❖ En las imágenes se observa que cuando el chorro
de agua es suave, el fluido se comporta como flujo
laminar; caso contrario ocurre, cuando el chorro es
muy fuerte, aquí el fluido se comporta como flujo
turbulento.
❖ Se experimentó que mientras el caudal tuvo un
valor comprendido entre 0.02302 l/s y 0.03505 l/s el
agua de nuestra cañería de 1⁄2 pulgada de diámetro
se encontraba en Transición, esto se puede
observar gráficamente en las fotos tomadas como
evidencia.
19. ❖ Otro dato importante a resaltar se presenta en la
velocidad media, aquí se observa que a medida que
la velocidad media aumenta el número de Reynolds
también aumenta, esto ocasionaba que nuestro
chorro Laminar pasase a Transición y finalmente a
Turbulento.
X. CONCLUSIONES
❖ Se determinó el régimen del agua potable que circula en una
tubería de 1⁄2 pulgada donde se observó los 3 tipos de
regímenes: laminar, transición y turbulento.
❖ Se determinó que para un caudal de 0.02302 l/s el número de
Reynold es de 2301.22; por tanto, podemos concluir que el
flujo se encuentra en pasando de Laminar a Transición;
asimismo para un caudal de 0.03505 l/s el número de
Reynolds es 3503,798, en este caso se concluye que el flujo
se encuentra pasando de Transición a Turbulento.
❖ Se concluyó que el comportamiento del agua potable en
régimen laminar presenta un chorro constante, en régimen en
transición presenta un chorro constante, pero hay presencia de
chorros dispersos; y finalmente en régimen turbulento el chorro
es más caótico presentando un chorro dispersado.
❖ Se concluyó que mientras la velocidad media aumentaba, el
número de Reynolds también se incrementaba por lo que
podemos decir que existe una relación directamente
proporcional.
XI. BIBLIOGRAFÍA
❖ “Mecánica de los Fluidos e Hidráulica- Teoría y Problemas”
Autor:Ranald V. Giles. Editorial McGraw – Hill . Año 1970.
❖ “Manual de Hidráulica” Autor: J. M. Acevedo Neto y Guillermo
Acosta Alvarez. Editorial Edgard Blucher. México – Harla.
Sexta Edición 1975.
❖ “Hidráulica General”. Autor: Sotelo Avila. Editorial Limusa.
❖ “Abastecimiento de Agua -Teoría y Diseño”. Autor: Arocha R.
Simon. Editorial Vega. Año 1980 Madrid.
