EXPERIMENTO DE REYNOLDS

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA – CAMPINAS
CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
 
Experimento de Reynolds
Campinas –SP
Setembro/2017
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA – CAMPINAS
CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Igor De Morais Silva
João Pedro Rossetti Breda
José Vitor Medeiros
Rafael Pavarina
Sabrina Sass Mariano
William Falasca Maróstica
Experimento de Reynolds
Relatório elaborado no dia 15 de setembro de 2017, para o componente Curricular Fenômenos de Transporte I Ministrada Pela Prof. Dra. Mércia B.C. Fernandes; Turma 03 S/T de Engenharia de Produção e Civil.
Campinas – SP
Setembro/2017
Campinas – SP
Setembro/2017
INTRODUÇÃO TEÓRICA E DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO
O número de Reynolds (abreviado como Re) é um número adimensional usado em mecânica dos fluídos, para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluído, dentro de um tubo ou sobre uma superfície. É utilizado por exemplo, em projetos de tubulações industriais. O seu nome vem de Osborne Reynolds, um físico e engenheiro irlandês. O seu significado físico é um quociente entre as forças de inércia e as forças de viscosidade. 
A importância fundamental do número de Reynolds é a possibilidade de se avaliar a estabilidade do fluxo, podendo obter uma indicação se o escoamento flui de forma laminar ou turbulenta. Com isso, podem-se realizar os dimensionamentos industriais e optar por materiais mais adequados para cada processo.
Reynolds empregou um dispositivo, que consiste de um tubo transparente inserido em um recipiente com paredes de vidro. Um corante é introduzido na entrada do tubo. Ao abrir gradualmente o obturador T, observa-se a formação de um filete retilíneo. Neste tipo de movimento, definido como laminar, as partículas apresentam trajetórias bem definidas, que não se cruzam. Ao abrir mais a torneira a velocidade aumenta e o filamento de difunde no líquido, como consequência do movimento desordenado das partículas. Este regime denomina-se turbulento.
Após investigações experimentais e teóricas, Reynolds concluiu que, o critério mais apropriado para se determinar o tipo de escoamento em uma canalização, não se atém exclusivamente ao valor da velocidade, mas a uma expressão adimensional na qual a viscosidade do líquido também é levada em consideração. Este adimensional, que passou a ser conhecido como número de Reynolds.
Para escoamento de dutos com seção circular, verifica-se que, para Re<2100, o escoamento é laminar em geral. Se Re>2500, o escoamento geralmente é turbulento. Dessa forma, se estabelece uma faixa de transição na qual os dois tipos de escoamento podem existir, sendo que para 2100<Re<2500 ocorre essa situação de transição, condição que depende de condições ambientes, principalmente de vibrações no sistema.
FLUXOGRAMA
Legenda:
Escoamento Laminar.
Escoamento Turbulento .
Campinas – SP
Setembro/2017
DADOS EXPRERIMENTAIS:
Diâmetro: 0,01m
Densidade da água: 996,810 
Temperatura da água: 26ºC
Viscosidade cinemática da água: 0,873 10^-6 m²/s
Viscosidade dinâmica: 890 x 10^-3 N.s/m²
Área: 7,85 x 10^-5 m² 
EQUAÇÕES UTILIZADAS:
Área: 
Vazão Volumétrica: 
Velocidade: 
Número de Reynolds: 
ESCOAMENTO DE FLUÍDOS:
	REGIME
	ESCOAMENTO LAMINAR
	ESCOAMENTO DE TRANSIÇÃO 
	ESCOAMENTO TURBULENTO
	TEMPO (s)
	20,00
	10,57
	3,44
	VOLUME (m³)
	0,00004
	0,00004
	0,0001
	VAZÃO (m³/s)
	2.10^-6
	3,8784.10^-6
	29,069.10^-6
	VISCOSIDADE (m/s) 
	873.10^-6
	873.10^-6
	873.10^-6
	VELOCIDADE (m/s)
	0,025478
	0,049406
	0,370306
	REYNOLDS
	290.913,23
	564.128,23
	4.228.232,81
Campinas – SP
Setembro/2017
CONCLUSÃO
 No experimento pode observa o comportamento da água por meio da injeção de um filamento de tinta azul na sua entrada. Repetindo-se esse experimento para diferentes vazões, verifica-se que o escoamento tem caráter laminar quando número é baixo (neste caso, menor que 100, embora esse limite possa ser aumentado muito em condições especiais); para valores maiores, o escoamento é considerado turbulento. 
 Essa turbulência é causada por flutuações locais na velocidade das partículas de fluido, que têm causas diversas; por exemplo, irregularidades na superfície interna do tubo. A viscosidade do fluido permite-lhe absorver essas flutuações de velocidade. É por isso que líquidos com maior viscosidade cinemática mantêm escoamento laminar a maiores velocidades que líquidos menos viscosos. Como a relação velocidade/viscosidade cinemática é refletida justamente pelo número de Reynolds, é esse grupo adimensional que tem relevância na análise desse tipo de fenômeno.
 O experimento é importante, pois aproxima os estudantes a realidade, podendo assim como profissionais escolher de forma eficiente dimensionar tubulações e outros fatores de uma rede de abastecimento de água minimizando assim, os possíveis erros.
Campinas – SP
Setembro/2017
BIBLIOGRAFIA
FOX E MACDONALD, Introdução à Mecânica dos Fluidos, 2ª Edição, Editora Guanabara Dois, RJ, 1981. (Consultado em 21/09/2017).
ÇENGEL, Yunus A. CIMBALA, John M. Mecânica dos Fluídos, Fundamentos e Aplicações, 2ª Edição, Editora McGraw-Hill, 2007. (Consultado em 24/09/2017).
Campinas – SP
Setembro/2017