Experimento (Hidraulica)

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Experimento de Reynolds 
 
 Elaboração:
 Laís Fernandes Pessoa RA:208580
 Letícia Fernanda Marchiori RA:209716
 Marcelo Marcos S. Checon RA:210546
 Natasha Neves de Souza RA:209330
 Rafaela de Paula dos S. Dias RA:208410
 Renato José Santana RA:206908
 Orientação: Prof. Fernando Eguía
Araçatuba
2019
 Experimento de Reynolds 
Hidráulica I
Orientador: Prof. Fernando Eguía
Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium 
UniSALESIANO - Araçatuba
Araçatuba
2019
SUMÁRIO
1.Introdução........................................................................................04
1.1. Objetivo Geral.........................................................................04
2.Metodologia.....................................................................................06
2.1. Materiais ...............................................................................06
2.2. Procedimento.........................................................................06
2.3. Aplicações de Reynolds ...........................................................09
3.Resultados obtidos..........................................................................10
3.1. Tabela...................................................................................11
4.Conclusão ......................................................................................12
5.Referências bibliograficas...............................................................13
Introdução
Esse experimento foi executado no laboratório de Engenharia na Faculdade Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium UniSALESIANO – Araçatuba e tem como objetivo calcular e discutir os possíveis efeitos do número de Reynolds em um escoamento num duto fechado. O conceito do foi primeiramente pensado por George G. Stokes em 1851, contudo o número analisado foi denominado “de Reynolds” após Osborne Reynolds, que popularizou seu uso em 1883. O número de Reynolds surge quando se realiza uma analise dimensional em problemas de dinâmica dos fluidos e tem como principal utilidade a caracterização de diferentes regimes de fluxo, como laminar, transição e turbulento.
Ou seja, o escoamento em um tubo é laminar, transiente ou turbulento se o número de Reynolds for baixo, intermediário ou alto, respectivamente. A velocidade do fluido, a massa especifica, sua viscosidade e diâmetro do tubo são variáveis para a determinação do número de Reynolds e do tipo de escoamento.
1.1. Objetivo geral 
Este experimento tem como objetivo a visualização do padrão de escoamento de água através de um tubo de vidro, com o auxílio de um fluido colorido (corante azul), bem como determinar valores de vazões volumétricas, velocidades de escoamento e o Número de Reynolds e observar visualmente as características dos movimentos laminar, turbulento e transição entre eles.
Lista de figuras
Figura 1 - Bancada experimental de Reynolds............................................... 06
Figura 2 – Nível ...............................................................................................06
Figura 3 - Posicionando o béquer abaixo do fluído..........................................07
Figura 4 - Béquer com amostra de água..........................................................07
Figura 5 - Escoamento linear obtido.................................................................07
Figura 6 - Escoamento transiente obtido..........................................................08
Figura 7 - Escoamento turbulento obtido..........................................................08
Metodologia 
2.1. Materiais
Bancada experimental de Reynolds
Cronômetro
Corante Azul
Nível 
Tubo béquer
2.2. Procedimento
O reservatório de corante foi posicionado de forma que o nível do corante ficasse da mesma altura do nível da água, evitando-se assim contato com a bancada para evitar vibrações.
 Figura 1: Bancada experimental Figura 2: Nível
 de Reynolds 
Em seguida, ligou-se a torneira com baixa vazão, cronometrando o tempo do escoamento até que o béquer de 1000 ml enchesse. Abriu-se a válvula que libera o corante, para ser analisado visualmente o tipo de escoamento que foi obtido. Com o tempo obtido, foram feitos os cálculos de acordo com as formulas, descobrindo-se assim que para determinada vazão, o comportamento do fluido seria linear. Concluindo-se assim que o comportamento do corante se mostrou de acordo com o escoamento linear calculado.
Figura 3: Posicionando o béquer Figura 4: Béquer com amostra abaixo do fluído de água cheio
Figura 5: Escoamento linear obtido.
Para o próximo procedimento, ligou-se a torneira com media vazão, cronometrando o tempo do escoamento até que o béquer de 1000 ml enchesse. Abriu-se a válvula que libera o corante, para ser analisado visualmente o tipo de escoamento que foi obtido. Com o tempo obtido, foram feitos os cálculos de acordo com as formulas, descobrindo-se assim que para determinada vazão, o comportamento do fluido seria transiente. Concluindo-se assim que o comportamento do corante se mostrou de acordo com o escoamento transiente calculado. 
 Figura 6: Escoamento Transiente obtido
E então, para o ultimo procedimento, ligou-se a torneira com alta vazão, cronometrando o tempo do escoamento até que o béquer de 1000 ml enchesse. Abriu-se a válvula que libera o corante, para ser analisado visualmente o tipo de escoamento que foi obtido. Com o tempo obtido, foram feitos os cálculos de acordo com as formulas, descobrindo-se assim que para determinada vazão, o comportamento do fluido seria turbulento. Concluindo-se assim que o comportamento do corante se mostrou de acordo com o escoamento turbulento calculado.
 Figura 7: Escoamento Turbulento obtido
2.3 Aplicações de Reynolds
Os estudos de Reynolds e colaboradores o fizeram sugerir o número de Reynolds (Re), que relacionasse às forças de inércia (atrito inicial para a movimentação macroscópica do fluido, peso específico, velocidade, e geometria do corpo sólido sobre o qual o fluido escoa) e as forças viscosas (relacionadas às interações moleculares e a resistência ao fluxo). O objetivo desta sugestão era caracterizar que a transição de escoamento do laminar para o turbulento dependia de parâmetros definidos. Tais como velocidade média V da corrente líquida, da viscosidade do líquido ν e do diâmetro D do tudo e para definir essa transição do tipo de escoamento, recorre-se a experiência de Reynolds. 
As principais características dos escoamentos são:
a)	Escoamento laminar: é definido como aquele no qual o fluido se move em camadas, ou lâminas, uma camada escorregando sobre a adjacente havendo somente troca de quantidade de movimento molecular. Qualquer tendência para instabilidade e turbulência é amortecida por forças viscosas de cisalhamento que dificultam o movimento relativo entre as camadas adjacentes do fluido.
b)	Escoamento turbulento é aquele no qual as partículas apresentam movimento caótico macroscópico, isto é, a velocidade apresenta componentes transversais ao movimento geral do conjunto ao fluido.
Para o caso de um fluxo de água num tubo cilíndrico, admitem-se os valores de 2.000 e 2.400 como limites. Desta forma, para valores menores que 2.000 o fluxo será laminar, e para valoresmaiores que 2.400 o fluxo será turbulento. E para valores entre eles o fluxo será transitório.
Resultados obtidos
De acordo com os dados passados em sala pelo professor orientador deste trabalho, foi possível chegar aos resultados impresso na tabela a seguir, entretanto o grupo teve que realizar alguns cálculos para que fossem encontrados os valores finais nos quais se denominou cada fluído.
Primeiramente, estimamos, para as condições do experimento, os intervalos de vazão para que fossem observados distintamente os 3 tipos de escoamento (Laminar, transição e turbulento). 
 
Calculando a área temos: 
Para a Vazão temos:
Velocidade: 
Número de Reynolds: é obtido através da multiplicação da massa especifica () pela velocidade e pelo diâmetro, onde eles serão divididos pela viscosidade dinâmica ().
3.1. Tabela
	
Tent.
	
Diâmetro do tubo
	
Área
	Massa especifica
	Viscosidade
Dinâmica
	
Volume
	1
	0,05 m
	1,96x
	998,2 kg/
	1,002x
	0,001 
	2
	0,05 m
	1,96x
	998,2 kg/
	1,002x
	0,001 
	3
	0,05 m
	1,96x
	998,2 kg/
	1,002x
	0,001 
	
Tempo
	Vazão
	Velocidade
	Nº de Reynolds
 
	 
Escoamento (Calculado)
	
Escoamento (Observado)
	15,97
	6,26x
	0,032
	1593,93
	Laminar
	Laminar
	10,63
	9,40x
	0,047
	2341,08
	Transiente
	Transiente
	5,40
	1,85x
	0,094
	4682,18
	Turbulento
	Turbulento
Por meio deste experimento é possível perceber a diferença entre os tipos de escoamento em um tubo horizontal. Os números encontrados para Reynolds, calculados para cada tipo de escoamento, e com os resultados obtidos, mostraram que com o aumento da velocidade, o número calculado aumenta. 
Quanto a visualização dos escoamentos, com o auxílio do corante, conseguiu-se distinguir muito bem os diferentes tipos. 
Conclusão
Concluímos que através do experimento de Reynolds é possível determinar os tipos de escoamentos de forma simplificada, sendo assim após algumas tentativas obtivemos os resultados esperados com grande exatidão no qual foi representado no relatório acima. Com esses resultados, podem-se realizar os procedimentos industriais e optar por materiais mais adequados para cada processo.
Todas as atividades realizadas foram executadas no campus da Faculdade Centro universitário católico Salesiano Auxilium.
Referências bibliográficas 
Brunetti, Franco- Mecânica dos fluidos; 2º Ed Revisada. São Paulo. 2008.