Número de Reynolds de la tubería
Contenido
El número de Reynolds tiene amplias aplicaciones en la vida real. Puede describir el flujo de un líquido en una tubería, el flujo alrededor de los perfiles aéreos o un objeto que se mueve en un fluido. En el siguiente texto, hemos proporcionado la ecuación del número de Reynolds, la discusión de las unidades del número de Reynolds y la comparación: flujo laminar vs turbulento. Sigue leyendo para saber qué es el número de Reynolds del flujo laminar y el número de Reynolds del flujo turbulento. También encontrarás algunos ejemplos de cálculos que se pueden realizar con la fórmula del número de Reynolds utilizando nuestra calculadora del número de Reynolds.
El número de Reynolds es uno de los números característicos utilizados en la dinámica de fluidos para describir el carácter del flujo. Por ejemplo, si queremos comparar un modelo a pequeña escala (por ejemplo, el modelo de un avión) con una situación real, debemos mantener el número de Reynolds igual. El número de Reynolds es la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas que se ejercen sobre un fluido que está en movimiento relativo a una superficie. Por un lado, las fuerzas de inercia generan la fricción del fluido, que es un factor de desarrollo del flujo turbulento. Por otro lado, las fuerzas viscosas contrarrestan este efecto e inhiben progresivamente la turbulencia.
Número de Mach Número de Reynolds
donde U denota una escala de velocidad, y L denota una longitud representativa. El número de Reynolds representa la relación entre las fuerzas inerciales y viscosas. A números de Reynolds bajos, las fuerzas viscosas dominan y tienden a amortiguar todas las perturbaciones, lo que conduce a un flujo laminar. A números de Reynolds altos, la amortiguación del sistema es muy baja, lo que da a las pequeñas perturbaciones la posibilidad de crecer por interacciones no lineales. Si el número de Reynolds es lo suficientemente alto, el campo de flujo acaba en un estado caótico llamado turbulencia.
Obsérvese que el número de Reynolds puede tener diferentes significados en función de la escala de longitud y de la escala de velocidad. Para poder comparar dos números de Reynolds, deben basarse en escalas de longitud y velocidad equivalentes.
Número de Reynolds aerodinámico
El número de Reynolds (Re) ayuda a predecir los patrones de flujo en diferentes situaciones de flujo de fluidos. A números de Reynolds bajos, los flujos tienden a ser dominados por el flujo laminar (tipo hoja), mientras que a números de Reynolds altos los flujos tienden a ser turbulentos. La turbulencia es el resultado de las diferencias de velocidad y dirección del fluido, que a veces se cruzan o incluso se mueven en sentido contrario a la dirección general del flujo (corrientes de Foucault). Estas corrientes de Foucault comienzan a agitar el flujo, consumiendo energía en el proceso, lo que en el caso de los líquidos aumenta las posibilidades de cavitación. El número de Reynolds es una magnitud adimensional importante en la mecánica de fluidos.
El número de Reynolds tiene amplias aplicaciones, desde el flujo de líquidos en una tubería hasta el paso del aire por el ala de un avión. Se utiliza para predecir la transición de un flujo laminar a uno turbulento, y se emplea en el escalado de situaciones de flujo similares pero de diferente tamaño, como por ejemplo entre un modelo de avión en un túnel de viento y la versión de tamaño real. Las predicciones del inicio de la turbulencia y la capacidad de calcular los efectos de la escala pueden utilizarse para ayudar a predecir el comportamiento de los fluidos a mayor escala, como en el movimiento local o global del aire o del agua y, por tanto, los efectos meteorológicos y climatológicos asociados.
Calculadora del factor de fricción
El número de Reynolds es un parámetro que describe las características del flujo de un cuerpo de fluido en movimiento. Es la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas dentro de un fluido y puede calcularse mediante la siguiente ecuación.
Este número adimensional no tiene un significado físico directo. Sin embargo, proporciona una visión útil del comportamiento del fluido al caracterizar la influencia relativa de ambas fuerzas. Si se determina cuál es la fuerza dominante, se puede predecir si el fluido es laminar o turbulento.
Todo fluido tiene viscosidad, o una tendencia a resistirse al flujo. Esto es fácil de visualizar cuando se vierte un jarabe espeso de una botella. A bajos números de Reynolds, estas fuerzas viscosas crean un efecto de amortiguación que da lugar a una trayectoria estable y ordenada o flujo laminar.
Para visualizar la diferencia entre el flujo laminar y el turbulento, observe el agua que sale del grifo de un lavabo. Si abre ligeramente el grifo, se producirá un chorro de agua constante y claro, similar al flujo laminar. Si lo abre completamente, verá un flujo nervioso y desigual, similar al flujo turbulento.
