4a Aula Laboratario

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Fenômenos de Transporte – Laboratório 
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V. EXP. DE REYNOLDS – ESCOAMENTO LAMINAR E TURBULENTO 
5.1. Introdução 
Uma das consequências da existência da viscosidade num fluido é a variação da velocidade 
de escoamento das camadas de fluidos. Assim, as velocidades em dois pontos distintos, da 
mesma seção transversal de um tubo por onde o fluido escoa, serão diferentes. Um perfil 
dessas velocidades pode ser observado colocando-se corante em um líquido em escoamento. 
O fluido em contato com a parede da tubulação está em repouso, sua velocidade aumenta 
com a aproximação ao eixo, onde atinge o valor máximo. A diminuição da velocidade, à 
medida que se afasta do eixo central, é produzida pela força de atrito tangencial entre duas 
camadas adjacentes do fluido que, por sua vez, é função do coeficiente de viscosidade. 
 
5.1.1. Experimento de Reynolds 
 
Em 1883, Osborne Reynolds considerando um fluido em movimento, realizou um 
experimento que o consagrou como um pioneiro na moderna mecânica dos fluidos. Ele 
injetou dentro de um tubo transparente contendo água em movimento, uma fina corrente de 
um corante com peso específico igual ao da água e observou que a certa velocidade a corrente 
seguia. A experiência, conforme ilustra a afigura ao lado, consistia basicamente em fazer-se 
escoar um fluido líquido através de um tubo juntamente a escoamento colorido, com vazão 
constante, controlada por 
uma válvula na extremidade 
do tubo e quando esta se 
encontrasse ligeiramente 
aberta, a tinta escoaria pelo 
tubo sem ser perturbada, 
formando assim, um filete, 
demarcando a natureza 
ordenada do escoamento. 
Diante dos fatos, Reynolds demonstrou a existência de dois tipos de escoamentos, de acordo 
com o comportamento dos fluxos. Ao primeiro onde os elementos do fluido seguem-se ao 
longo de linhas de movimento, onde aumentada gradativamente a velocidade ao longo do 
experimento, notava-se que a linha desenhada pelo corante começava a sofrer oscilações até 
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o corante se difundir por completo no fluxo de água, classificou como fluxo laminar. À 
medida que a velocidade ia aumentando, o ponto em que o corante se difundia por completo 
ficava cada vez mais próximo de onde fora injetado. A esse fluxo irregular ele designou o 
nome de fluxo turbulento. Ao trecho da tubulação em que observava a transição entre os dois 
fluxos, e o denominou e fluxo intermediário. O comportamento na região de transição é uma 
função das propriedades do fluido, da geometria do sistema, da cinemática do sistema e da 
história do sistema, assim sendo, compatível com o modelo das membranas de tensão. 
 
5.1.2. Número de Reynolds 
 
Reynolds verificou que o fato de o movimento ser laminar ou turbulento depende do valor 
adimensional dado por: 
Re= (ρ.v.D)/μ = (v.D)/υ (5.1) 
Essa expressão se chama número de Reynolds e mostra que o tipo de escoamento depende 
do conjunto de grandezas v (velocidade média do fluido – m/s), D (diâmetro do tubo – m) e 
n (viscosidade cinemática – 𝑚"/s), e não somente de cada uma delas. 
Reynolds verificou que, no caso de tubos, seriam observados os seguintes valores: 
Re ≤ 2 000 → Escoamento laminar 
2 000 ˂ Re ˂ 2.400 → Escoamento de transição 
Re ≥ 2.400 → Escoamento turbulento 
 
5.1.3. Cálculo da velocidade média a partir da vazão 
 
Define-se vazão em volume ”Q” como o volume de fluido que atravessa uma certa seção do 
escoamento por unidade de tempo: 
Q = V/t (5.2) 
Onde V é o volume em 𝑚#e t é o tempo em s. 
Assim, a vazão pode ser determinada de maneira simples com a utilização de um recipiente 
e um cronometro. 
A vazão volumétrica apresenta ainda uma relação com a velocidade média do fluido, sendo 
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esta definida por: 
Q = v.A (5.3) 
Onde A é a área da seção transversal do tudo ((π.D2)/4). 
 
5.1.4. Propriedades da água 
 
Para realização deste experimento são necessários alguns conhecimentos das propriedades 
da água (fluido utilizado), sendo assim segue abaixo, na tabela 5.1, algumas destas 
propriedades. 
Tabela 5.1 – Propriedades da água 
 
4.2. Objetivos 
O objetivo da prática é visualizar o tipo de escoamento (laminar e turbulento) e realizar o 
calculo do número de Reynolds para cada condição utilizada. 
4.3. Metodologia e Procedimento 
Para cada condição testada, fazer uma análise visual do tipo de escoamento e preencher o 
quadro a seguir para efetuar o calculo da vazão volumétrica. 
 
 
 
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Condição Medição V (m3) t (s) Q (m3/s) 
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3 
2 
1 
2 
3 
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1 
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1 
2 
3 
8 
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2 
3 
Com os dados obtidos, sabendo o diâmetro do tubo (3/4” = 19,05 mm), calcule a velocidade 
média do fluido (água) e utilizando das propriedades da água, calcule para cada condição o 
número de Reynolds e o tipo de escoamento. Confronte estes dados com a análise visual 
realizada durante o experimento. 
4.4. Relatório 
Ao termino do experimento deverá ser elaborado um relatório, no qual deve constar uma 
breve introdução dos conceitos utilizados, deve-se ainda ressaltar a importância de se 
conhecer o tipo de escoamento, uma descrição da metodologia utilizada bem como os 
resultados obtidos, a discussão dos mesmos, na qual deve constar uma comparação do 
número de Reynolds calculado com a análise visual realizada durante os experimentos, e por 
fim a conclusão sobre os resultados obtidos e a opinião sobre o experimento. O relatório 
poderá ser realizado em grupo (a quantidade de alunos por grupos será definida no dia do 
experimento de acordo com o número de alunos na aula).