Número De Reynolds

Número de Reynolds

Los diferentes regímenes de flujo y la asignación de valores numéricos de cada uno fueron reportados por primera vez por Osborne Reynolds en 1883.

Reynolds observo que el tipo de flujo adquirido por un líquido que fluye dentro de una tubería depende de la velocidad del líquido, el diámetro de la tubería y de algunas propiedades físicas del fluido. Así, el número de Reynolds es un número adimensional que relaciona las propiedades físicas del fluido, su velocidad y la geometría del ducto por el que fluye y esta dado por:

Re = D • v • ρ

µ

donde:

Re = Número de Reynolds

D = Diámetro del ducto [L]

v = Velocidad promedio del líquido

ρ = Densidad del líquido

µ = Viscosidad del líquido

El número de Reynolds (Re) es un parámetro adimensional cuyo valor indica si el flujo sigue un módelo láminar o turbulento.

El número de Reynolds depende de la velocidad del fluido, del diámetro de tubería, o diámetro equivalente si la conducción no es circular, y de la viscosidad cinemática o en su defecto densidad y viscosidad dinámica.

En una tubería circular se considera:

• Re < 2300 El flujo sigue un comportamiento laminar.

• 2300 < Re < 4000 Zona de transición de laminar a turbulento.

• Re > 4000 El fluido es turbulento.

• El número de Reynolds es la relación de la fuerza de la inercia sobre un elemento de fluido de la fuerza viscosa.

• La fuerza de inercia se desarrolla a partir de la segunda Ley de Newton.

• Como se sabe, la fuerza viscosa se relaciona con el producto del esfuerzo cortante por el área.

• Los fluidos que tienen números de Reynolds grandes se debe a una velocidad elevada y/o una viscosidad baja, y tienden a ser turbulentos.

• Aquellos fluidos con viscosidad alta y/o que se mueven a velocidades baja tendrán números de Reynolds bajos y tendrán a comportarse en forma laminar.

Si se inyecta una corriente muy fina de algún líquido colorido en una tubería transparente que contiene otro fluido incoloro, se pueden observar los diversos comportamientos del líquido conforme varía la velocidad (véase la Figura 2.2).

Cuando el fluido se encuentra dentro del régimen laminar (velocidades bajas), el colorante aparece como una línea perfectamente definida (Figura 2.1), cuando se encuentra dentro de la zona de transición (velocidades medias), el colorante se va dispersando a lo largo de la tubería (Figura 2.2) y cuando se encuentra en el régimen turbulento (velocidades altas) el colorante se difunde a través de toda la corriente (Figura 2.3). Las curvas típicas de la distribución de velocidades a través de tuberías se muestran en la Figura 2.3.

Para el flujo laminar, la curva de velocidad en relación con la distancia de las paredes es una par´abola y la velocidad promedio es exactamente la mitad de la velocidad máxima. Para el flujo turbulento la curva de distribución de velocidades es más plana (tipo pistón) y el mayor cambio de velocidades ocurre.

Canut, F. J. Guerra, B. Guzm´an, A. Struck)

Universidad Iberoamericana Laboratorio de Operaciones Unitarias, Primavera 2008

Diámetro equivalente

En las conducciones no circulares, se cálcula un diámetro equivalente a partir del área de la sección de paso (A) y su perímetro mojado (P). En las conducciones circulares, el diámetro equivalente coincide con el diámetro de

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