Para poder comprender por completo el
comportamiento de un fluido, se necesitan determinar un gran número de
características o parámetros que, juntos y/o individualmente, proporcionan
datos muy importantes obtenidos a partir de consideraciones por demás
significativas
De todos aquellos parámetros
probablemente los más sencillos de calcular y, por consiguiente, los que pueden
proporcionar información rápida del tipo de flujo que se desarrolla son el
número de Reynolds y el número de Froude.
El número de Reynolds es fundamental para
comprender las características del flujo que se genera dentro de una tubería a
presión, en tanto que, el número de Froude, ayuda a caracterizar el tipo de
flujo presente en un canal abierto.
Reynolds
(1874) estudió las características de flujo de los fluidos inyectando un
trazador dentro de un líquido que fluía por una tubería. A velocidades bajas del líquido, el trazador
se mueve linealmente en la dirección axial. Sin embargo a mayores velocidades,
las líneas del flujo del fluido se desorganizan y el trazador se dispersa
rápidamente después de su inyección en el líquido. El flujo lineal se denomina
Laminar y el flujo errático obtenido a mayores velocidades del líquido se
denomina Turbulento 
El Número de Reynolds se definió como la
relación existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas (o de rozamiento).
Este número es adimensional y puede
utilizarse para definir las características del flujo dentro de una tubería.
El número de Reynolds relaciona la densidad,
viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una expresión
adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos.
Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos casos relacionado con
el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds
pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande). Si el número de Reynolds es
2000 o menor el flujo será laminar. Un número de Reynolds mayor de 4000 indica
que las fuerzas viscosas influyen poco en la perdida de energía y el flujo es
turbulento.
IMPORTANCIA DEL NUMERO DE REYNOLDS
El número de Reynolds ilustra
matemáticamente la importancia que tienen las fuerzas viscosas en la generación
del flujo. Un número de Reynolds alto indica una preponderancia marcada de las
fuerzas de inercia sobre las fuerzas viscosas (flujo turbulento), condiciones
bajo las cuales la viscosidad tiene escasa importancia. Por el contrario, si el
número de Reynolds presenta un valor muy bajo, entonces las fuerzas viscosas
son las que rigen el desempeño del flujo (flujo laminar)
En la ecuación anterior, V es el valor
de la velocidad a la cual se mueve el flujo, D el diámetro de la tubería dentro
de la cual fluye y n es la viscosidad del fluido El número de Reynolds es un
valor exclusivo utilizado para caracterizar el flujo que se genera en tuberías,
para poder aplicarlo a un flujo en un canal abierto es necesario realizar
algunas adecuaciones. Para ello es necesario considerar, en lugar del diámetro
de la tubería, el radio hidráulico de la sección en la cual fluye el gasto:
Donde,
El radio hidráulico es la relación que existe
entre el área hidráulica de la sección en estudio (A) y el perímetro mojado de
la misma (P).
NÚMEROS CRÍTICOS DE REYNOLDS
Para flujo en conductos, el número de
Reynolds adopta la primera de las expresiones anteriores. Normalmente se
trabaja con los siguientes rangos:
·
FLUJO
LAMINAR
El flujo laminar se caracteriza porque las
partículas se mueven siguiendo trayectorias separadas perfectamente definidas
(no necesariamente paralelas), sin existir mezcla macroscópica o intercambio
transversal entre ellas. Si se inyecta colorante (con propiedades similares a
las del líquido) dentro de un flujo laminar, éste se mueve como un filamento
delgado que sigue las trayectorias del flujo.
En el Régimen Laminar o de Poiseuille el
flujo tiene un movimiento ordenado, en el que las partículas del fluido se
mueven en líneas paralelas (en capas), sin que se produzca mezcla de materia
entre las distintas capas.
·
FLUJO
TURBULENTO
En un flujo turbulento las partículas se
mueven con trayectorias muy erráticas, sin seguir un orden establecido,
presentando diversas componentes de la velocidad en direcciones transversales
entre sí, que originan un mezclado intenso de las partículas.
En el Régimen Turbulento o de Venturi el
flujo tiene un movimiento caótico, desordenado con mezcla intensiva entre las
distintas capas. En flujo laminar, prácticamente no existe mezcla del fluido
entre las capas. En flujo turbulento, existe mucha mezcla, debido a que la
velocidad en cada punto no es constante. Dicha velocidad presenta una
fluctuación en el tiempo, produciendo una alta disipación de energía.
Enlaces de Interés:
http://es.slideshare.net/CarlosFriasFraire/numero-de-reynolds-14803948
http://artemisa.unicauca.edu.co/~hdulica/5_reynolds.pdfhttp://www.academia.edu/4248564/Experiencia_De_Reynolds
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