Relatorio Hidraulica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ - UNIFEI 
 
 
 
 
 
ANNA CRISTINA CARVALHO 
FELIPE VAN DER HEIJDE FONSECA 
GABRIEL MATOS CARRILLO VOROS 
GUILHERME SOARES DUBARD 
LAURA DE SOUZA OLIVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRIMEIRO RELATÓRIO: NÚMERO DE 
REYNOLDS 
 
 
 
 
 
 
ITAJUBÁ 
2021 
PRIMEIRO RELATÓRIO: NÚMERO DE REYNOLDS 
 
 
ANNA CRISTINA CARVALHO 
FELIPE VAN DER HEIJDE FONSECA 
GABRIEL MATOS CARRILLO VOROS 
GUILHERME SOARES DUBARD 
LAURA DE SOUZA OLIVEIRA 
 
Atividade apresentada como exigência 
parcial para aprovação na disciplina de 
Hidráulica da Universidade Federal de 
Itajubá, ao professor Dr. Oswaldo 
Honorato de Souza Junior. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ITAJUBÁ - MG 
2021 
1. OBJETIVO 
O número de Reynolds (Re) é um número adimensional usado em 
mecânica dos fluídos para o cálculo do regime de escoamento de determinado 
fluido dentro de um tubo ou sobre uma superfície. O experimento realizado 
teve como objetivo observar a diferença entre os escoamentos laminar e 
turbulento, incluindo a transição entre estes. O escoamento laminar é 
caracterizado pelo movimento em lâminas ou camadas, não havendo mistura 
macroscópica de camadas de fluido adjacentes. O escoamento turbulento é 
caracterizado pelo movimento tridimensional aleatório das partículas do fluido 
sobreposto ao movimento da corrente (ANDRADE). Além de utilizar os dados 
coletados para aplicar o conhecimento teórico e através de cálculos 
determinar o número de Reynolds nos fluxos para as diversas condições de 
escoamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. DESCRIÇÃO 
Os materiais utilizados para a realização desse experimento 
foram: 
● Bancada de regime de escoamento 
● Proveta de 1000 ml; 
● Balde 
● Termômetro; 
● Cronômetro. 
 
Para a realização do experimento foi montado com os materiais o sistema 
visto na figura 1. 
Figura 1: Esquema da unidade experimental referente à experiência de Reynolds. 
Descrevendo a Figura 1, observa-se os elementos 1,2,3 e 4 do sistema. O 
elemento 1 é o reservatório de água de nível constante, que por um tubo de 
acrílico, de diâmetro igual a 23mm, fornece a vazão. Os elementos 2 e 4 são 
as válvulas para o controle da vazão, por fim, no ponto 3 é a agulha de inserção 
do corante no escoamento, para observar qual o seu regime. Montado o 
sistema da seguinte maneira vista na Figura 1, pode-se então realizar o 
experimento para encontrar o número de Reynolds. Na Figura 2 é possível 
observar a utilização da proveta, e na Figura 3, no final do experimento, o uso 
do termômetro. 
 
Figura 2: Utilização da proveta 
 
 
Figura 3: Utilização do termômetro 
 
 
3. MÉTODO DE ENSAIO 
Para que o ensaio funcione é necessário, antes, tarar a balança para que 
seja descontado o peso da proveta. Com isso, colher 900 ml da água utilizada 
calculando o tempo que demora para se ter uma amostra de 900 ml. Como já 
foi descontado o peso da proveta o valor que apresenta na balança é a massa 
da água. Após isso, medir a temperatura da água a partir de um termômetro. 
Para se ter dados mais consistente é necessário fazer 3 vezes o 
experimento para cada tipo de escoamento (laminar, turbulento e transitório). 
A vazão dever ser, necessariamente, constante e não podendo ser muito baixa 
e nem muito alto (fazendo com que caísse devido sua densidade). Para mudar 
o tipo de escoamento deve-se mudar o fluxo de corrente de água 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. EQUAÇÕES 
 
Equação 1: Vazão Mássica 
ṁ = 𝑚 / 𝑡 
Onde: 
 
ṁ - Vazão Mássica [kg/s] 
𝑚 - massa de água [kg] 
𝑡 - Tempo de escoamento [s] 
 
Equação 2: Vazão de Escoamento 
𝑄 = ṁ /𝜌 
Onde: 
 
𝑄 - Vazão de Escoamento [m³/s] 
ṁ - Vazão Mássica [kg/s] 
ρ - Densidade da água em função da temperatura 
[kg/m³] 
 
Equação 3: Velocidade de Escoamento 
𝑣 = 
𝑄
𝐴𝑡
 
Onde: 
 
𝑣 – Velocidade de escoamento [m/s] 
𝑄 - Vazão de Escoamento [m³/s] 
𝐴𝑡 – Área do tubo de ensaio [m²] 
 
Equação 4: Equação de Número de Reynolds 
 
𝑅𝑒 =
𝜌. 𝑣. 𝐷𝑡
𝜇
 
Onde: 
 
𝑅𝑒 – Número de Reynolds 
𝜌 - Densidade da água em função da temperatura 
[kg/m³] 
𝑣 – Velocidade de escoamento [m/s] 
𝐷𝑡– Diâmetro do tubo de ensaio [m] 
𝜇 – Viscosidade absoluta [Pa.s] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. VALORES LIDOS E CALCULADOS 
Em laboratório foram feitas três leituras de massa de água coletada, 
temperatura da água e tempo do escoamento, para os três tipos de 
escoamentos existentes. Os valores obtidos são mostrados na tabela abaixo: 
 
Tabela 1: Valores lidos no ensaio 
Com os valores obtidos tirou-se a média entre os três valores de cada 
tipo de escoamento, tendo assim um valor médio para todas as medições 
feitas. Os resultados são mostrados na tabela 2. 
Medição 
 T 
(ºC) 
m 
(g) 
t 
(s) 
Laminar 24 1663 282,25 
Transitório 24 2572 124,37 
Turbulento 24 3013 84,32 
 
Tabela 2: Média dos valores medidos 
Com as temperaturas médias encontradas realizou-se a interpolação 
desses valores com os valores da tabela 3, para se encontrar a densidade e 
viscosidade da água em função da temperatura, para cada escoamento. 
 
Tabela 3: Densidades e viscosidades da água em diferentes temperaturas à 
pressão de 1 atm. 
 
Com todos os valores já interpolados e com unidades em comum, 
utilizou-se a equação 1 para o cálculo da Vazão Mássica, a equação 2 para 
a Vazão do escoamento, a equação 3 para a velocidade do escoamento e, 
por fim, a equação 4 para obter-se o valor do Número de Reynolds. Os 
resultados das contas utilizando as equações citadas anteriormente são 
mostrados na tabela 4. 
 
Medição 
ṁ [kg/s] Q [m³/s] v [m/s] Re 
 Laminar 5,89*10^-3 5,87*10^-6 0,0142 357,5 
Transitório 20,68*10^-3 20,66*10^-6 0,0499 1256,3 
Turbulento 35,73*10^-3 35,71*10^-6 0,0862 2170,2 
Tabela 4: Resultados dos cálculos necessários para encontrar o Número de Reynolds. 
6. ANÁLISE E CONCLUSÕES 
 
Pelos números apresentados na seção de resultados do presente relatório, 
pode-se analisar que o experimento não ocorreu como o esperado. A medição 
no caso de escoamento laminar deveria dar um número de Reynolds abaixo 
de 2000, porém um pouco mais próximo deste e não tão abaixo, como foi o 
caso. A medição do escoamento transitório deveria alcançar um número de 
Reynolds entre 2000 e 2400, e o resultado foi de 1256,3. E, por fim, a medição 
no escoamento turbulento deveria resultar em um número de Reynolds 
superior a 2400, enquanto o valor encontrado nos cálculos foi de 2170,20. 
Esses desvios entre os resultados encontrados com os resultados 
esperados podem ser justificados de algumas formas: falta de simultaneidade 
entre o início da cronometragem e o início da coleta de água, erros estimados 
nos aparelhos de medição, pequenos esbarrões na bancada, vibrações devido 
ao barulho de motores que poderiam estar ligados no bloco e até mesmo 
vibrações causadas por algum outro tipo de som, como a voz, por exemplo. 
Mesmo com a falta de resultados numéricos que comprovam a teoria do 
número de Reynolds, pode-se concluir que a prática foi considerada proveitosa 
pelos alunos, uma vez em que foi possível visualizar claramente, neste 
experimento, a diferença entre os escoamentos laminar, transitório e 
turbulento, principalmente pela análise visual do comportamento do feixe de 
permanganato que escorre por entre a água do tubo. 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
ANDRADE, Alan Sulato de. Máquinas Hidráulicas - Tipos de 
Escoamento. Universidade Federal do Paraná. Disponível em 
http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT087-Aula04.pdf. Acesso em: 
23 de maio de 2021.