Relatório Fenômenos de transporte. Demonstração de Osborne Reynolds

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ 
 Campus Itabira 
 
 
Laboratório de Fenômenos de Transporte 
Demonstração de Osborne Reynolds 
 
 
 
Alana Cristina Almeida Cunha - 2018015277 
Miliane Larissa Aparecida Neto - 2018007542 
Victor Henrique Almeida Drummond - 2018013076 
Karina Batista Oliveira - 2018016541 
Julia Batista Soares - 2018018143 
Cecilia Rosa Moreira Chaves - 
 
 
 
 
Itabira 
2019 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. Introdução.......................................................................................................3 
2. Objetivos.........................................................................................................3 
3. Materiais e equipamentos...............................................................................4 
4. Procedimento experimental............................................................................4 
5. Resultados ………….....................................................................................4 
6. Considerações finais......................................................................................5 
7. Referências………........................................................................................5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
Retratado por Osborne Reynolds, em 1883, tem como função a demonstração da 
existência de dois regimes de escoamento: o regime laminar e o turbulento. O 
procedimento consiste no fluxo da água que alimenta o procedimento e é acionado 
pela abertura da válvula inicial (torneira). Este fluido é carregado por uma mangueira 
até uma válvula para a retirada de ar. Após este feito,o fluido é transportado para a 
entrada do tubo inicial que contém duas fontes de alimentação, uma do fluído (água) e 
outra do corante indicador do escoamento. Este corante possui uma válvula que 
controla sua vazão. Para isto é utilizado um tubo transparente, no qual a água escoa, 
partindo de um reservatório onde se encontra em repouso. Um filete de corante é 
injetado na corrente de água, permitindo a visualização do escoamento através do 
comportamento deste filete. Se o filete escoa de forma retilínea ao longo da tubulação, 
sem ocorrer uma mistura efetiva com a água, então o escoamento é dito laminar. Caso 
haja uma mistura rápida com a água, resultando no desaparecimento do filete, o 
escoamento atinge o regime turbulento. O escoamento será laminar se Re < 2100 a 
2300 e será turbulento para Re > 4000. Para Re entre esses limites, o escoamento 
poderá ser turbulento ou laminar, ou seja, transiente. 
O número de Reynolds, Re, fornece um modo útil de caracterizar o fluxo, sendo 
definido como: 
Re = v
ud 
onde ​v ​ é a viscosidade cinemática; 
u​ é a velocidade média dada em termos de fluxo do volume; 
d​ é o diâmetro do tubo. 
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. O número de Reynolds constitui a base do comportamento de 
sistemas reais, pelo uso de modelos reduzidos. 
 
2. OBJETIVOS 
Visualizar e observar o comportamento da vazão por injeção de corante em um fluxo 
estável dentro de um tubo, além do fluxo laminar, transicional e turbulento deste tubo. 
 
 
 
 
3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 
● Bancada hidráulica F1-10 permite medir o fluxo pela coleta de volume por 
tempo. 
● O aparato de Reynolds F1-20. 
● Um cronômetro para podermos determinar a taxa de fluxo da água. 
● Termômetro . 
 
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Iniciou o procedimento abrindo ligeiramente a válvula de controle de fluxo e a 
válvula da bancada ajustando-a para produzir um lento escoamento pelo tubo 
extravasor, logo após foi ajustado a válvula de controle do corante para se alcançar 
uma vazão lenta com indicação de corante transparente. Em seguida, fechou-se a 
válvula da bancada e foi aberta a válvula de controle de corante para depositar uma 
gota de corante na entrada do funil, para se obter o perfil de velocidade em um fluxo 
laminar, então, após a válvula de controle de saída aberta, observa-se o corante 
conforme sua dispersão toma um perfil parabólico tridimensional. 
Dando continuidade, foi medido a taxa de fluxo do volume com uma coleta 
cronometrada e depois foi medido a temperatura da água coletada no cilindro de 
medição. 
Logo após, abriu-se a válvula de controle de fluxo do equipamento para aumentar a 
taxa de fluxo e repetido as injeções do corante para visualizar o fluxo transicional e 
fluxo turbulento, caracterizado pela mistura bastante rápida e contínua do corante no 
tubo. Novamente, foi medido a taxa de fluxo do volume com uma coleta 
cronometrada e a temperatura da água coletada no cilindro de medição em ambas as 
transações de fluxo seguintes. 
5. RESULTADOS 
A partir da experiência realizada, pode-se observar os tipos de escoamentos com 
diferentes vazões de entrada no sistema e assim poder realizar os cálculos de 
Reynolds e determinar cada tipo de escoamento. 
Para calcular a vazão volumétrica foi utilizado: 
Vazão=​ tempo
volume 
 
Velocidade do fluído através do tubo: v =​ taxa de f luxoárea de f luxo 
Volume 
coletado 
(m³) 
Tempo de 
coleta (s) 
Temperatu
ra (ºC) 
Àrea do tubo 
(​m²​) 
Taxa de 
fluxo de 
volume 
(​m³/s​) 
Viscosidade 
cinemática 
(​10​6 ​x ​m²/s​) 
 
Número 
Reynolds 
(-) 
Velocidade 
110ml= 
0,00011m³ 
1m:09s 27,5ºC 7.854x​10​-5 1,59x​10​-6 0,845x​10​6 2,36x​10​-10 0,02m/s 
300ml= 
0,0003m³ 
00m:11s 28,5ºC 7.854x​10​-5 2,72x​10​-5 0,827x​10​6 4,23x10​-3 0,35m/s 
230 ml= 
0,00023m³ 
00m:02s 28ºC 7.854x​10​-5 1,15x​10​-4 0,836x​10​6 1,74x10​-1 1,4m/s 
 
6. CONCLUSÃO 
O aparelho F1-20 permitiu perfeitamente a visualização dos padrões de fluxos 
(laminar, turbulento e transicional). 
Verificou-se que no escoamento laminar o fluido se move de forma suave e 
organizada em camadas ou lâminas, não havendo mistura macroscópica de camadas 
adjacentes de fluido. O escoamento turbulento as partículas descrevem trajetórias 
irregulares, com movimento aleatório, produzindo uma transferência de quantidade de 
movimento entre regiões de massa líquida. Já no escoamento transicional, as 
propriedades podem variar de ponto para ponto no campo, apresentando variação 
com o tempo. 
A condição de fluxo observada ocorreu dentro da faixa de números de Reynolds 
esperada para essa situação.O escoamento laminar ocorre geralmente a baixas 
velocidades e em fluídos que apresentem grande viscosidade. Esta velocidade em 
cada ponto do fluido em escoamento laminar é uma função da distância às paredes do 
tubo. Para escoamento turbulento, o fenômeno é qualitativamente o mesmo, embora a 
análise teórica não seja, possível. Os conceitos de camada limite e comprimento de 
entrada também se aplicam neste caso, embora o número de Reynolds seja maior, o 
comprimento de entrada raramente ultrapassa 40 vezes o diâmetro do tubo. 
 
 
 
 
 
 
7. REFERÊNCIAS 
SILVA, W. T. P. Procedimentos para relatório de Número de Reynolds e Tipos de 
Escoamento, 2012. 
BENNETT, C. O. & MYERS, J. E. - Fenômenosde Transporte - McGraw-Hill do 
Brasil, São Paulo, 1978. 
GUIMARÃES, Paulo Mohallem. Aula de. Fenômenos de transporte. Unifei, 
Itajubá, 2019. 
 
 
 
 
 
 
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