número de reynolds (nre · es intermedio y el flujo se encuentra en el régimen reptante o de...
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M. En C. José Antonio González Moreno
4° E2
2 de Marzo del 2015
Número de
Reynolds (NRe)
En esta presentación se
estudiará el número de
Reynolds, su significado y las
variantes que existen para
calcularlo además del
significado del resultado de la
operación matemática.
Finalmente se presentan las
conclusiones, las referencias
bibliográficas y unas
preguntas de repaso del tema
expuesto.
Introducción:
Reynolds (1874) estudió las
características de flujo de los fluidos
inyectando un trazador dentro de un
líquido que fluía por una tubería.
Reynolds estudió dos escurrimientos
geométricamente idénticos, de lo
anterior se concluyó que dichos flujos
serian dinámicamente semejantes si
las ecuaciones diferenciales que los
describían eran idénticas, lo cual
resultó después en la expresión
matemática llamada Número de
Reynolds, el cual forma parte de los
Números Adimensionales.
Antecedentes:
El número de Reynolds es quizá uno de los
Números Adimensionales más utilizados.
La importancia radica en que describe el
régimen con que fluye un fluido, lo que es
fundamental para el estudio del mismo.
Las características que condicionan el
flujo laminar dependen de las
propiedades del líquido y de las
dimensiones del flujo. Conforme aumenta
el flujo másico aumenta las fuerzas del
momento o inercia, las cuales son
contrarrestadas por la por la fricción o
fuerzas viscosas dentro del líquido que
fluye.
Desarrollo del tema:
Cuando estas fuerzas opuestas alcanzan un cierto
equilibrio se producen cambios en las características del
flujo. En base a los experimentos realizados por Reynolds
en 1874 se concluyó que las fuerzas del momento son
función de la densidad, del diámetro de la tubería y de la
velocidad media. Además, la fricción o fuerza viscosa
depende de la viscosidad del líquido. Según dicho
análisis, el Número de Reynolds se definió como la
relación existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas
viscosas (o de rozamiento).
Desarrollo del tema:
El movimiento de las partículas líquidas se realiza
en forma ordenada sin entrecortarse las líneas de
corriente, presentando las siguientes
características:
1)Existe rozamiento entre el fluido y paredes del
conducto pero no entre las partículas del fluido.
2)No hay intercambio de energía entre las líneas
de corriente.
3)Son muy importantes los esfuerzos viscosos.
4)La distribución vertical de la velocidad a través
de la sección del conducto es de forma
parabólica.
Régimen de flujo laminar
El movimiento de las partículas líquidas se realiza
siguiendo trayectorias muy irregulares o
desordenadas, presentando las siguientes
características:
1)Existe fricción entre fluido y pared del conducto
y entre partículas del fluido.
2)Las líneas de corriente se entremezclan
presentando transferencia de energía entre las
partículas líquidas.
3)La distribución de la velocidad a través de la
sección del conducto es de forma logarítmica.
Régimen de flujo
turbulento
El número de Reynolds proporciona una
indicación de la pérdida de energía causada por
efectos viscosos.
Cuando las fuerzas viscosas tienen un efecto
dominante en la pérdida de energía, el número
de Reynolds es pequeño y el flujo se encuentra
en el régimen laminar.
Si el Número de Reynolds es 2100 o menor el flujo
será laminar.
Valores del Número de
Reynolds
NRe ≤ 2100
El número de Reynolds proporciona una
indicación de la pérdida de energía causada por
efectos viscosos.
Cuando las fuerzas de Inercia comparten efecto
con las fuerzas viscosas, el número de Reynolds
es intermedio y el flujo se encuentra en el
régimen Reptante o de Transición.
Si el Número de Reynolds es mayor a 2100 pero
menor a 4200, el flujo será Reptante.
Valores del Número de
Reynolds
2100 ≥ Nre ≤ 4200
El número de Reynolds proporciona una
indicación de la pérdida de energía causada por
efectos viscosos.
Cuando las fuerzas de Inercia tienen un efecto
dominante en la pérdida de energía, el número
de Reynolds es grande y el flujo se encuentra en
el régimen Turbulento.
Si el Número de Reynolds es mayor a 4200, el
flujo será Turbulento.
Valores del Número de
Reynolds
Nre >> 4200
Valores del Número de
Reynolds
Para calcular el Número de Reynolds, así como el
Factor de Fricción de Fanning, se han propuesto una
serie de variaciones de la original propuesta por
Osborn Reynolds en 1874:
Expresiones del NRe:
Se concluye que el número de Reynolds es un valor
importante en el estudio de los fluidos contenidos en
las tuberías, por lo que su resultado es tema de
estudio en diferentes procesos industriales con el fin
de evitar efectos secundarios en el proceso.
El número de Reynolds forma parte de un complejo
llamado Números Adimensionales, los cuales tratan
de explicar los fenómenos de la Naturaleza.
Conclusiones:
1)Número de Reynolds. Universidad
Iberoamericana. (12 de marzo del 2008).
Documento en PDF. Recuperado el 2 de
Marzo del 2015 de:
http://fjartnmusic.com/Personal/6o_Semestre_
files/Re.pdf
2) Práctica 5 “ESTUDIO DEL RÉGIMEN DE FLUJO”
UNIVERSIDAD DEL CAUCA (19 de Febrero del
2010). Documento en PDF. Recuperado el 1°
de Marzo del 2015 de:
http://artemisa.unicauca.edu.co/~hdulica/5_r
eynolds.pdf
Referencias Bibliográficas:
3)Número de Reynolds (25 de Junio del 2014).
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA
MOLINA, PERÚ. (On Line). Recuperado el 1° de
Marzo del 2015 de:
http://tarwi.lamolina.edu.pe/~dsa/Reynold.ht
m
4) Número y experimento de Reynolds (9 de
Diciembre de 2009). Escuela de Ingeniería de
Antioquía, Colombia. (On line). Recuperado el
2 de Marzo del 2015 de:
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses
/conceptosbasicosmfluidos/reynolds/numero.
html
Referencias Bibliográficas:
1) Año en que Reynolds propuso su experimento
del tipo de flujo en los fluidos:
R = 1874
2) ¿Qué es lo que explica o describe el Número
de Reynolds?
R = Describe el régimen con que fluye un fluido.
3) Parámetros que caracterizan un flujo laminar:
R = las propiedades del líquido y las dimensiones
del flujo.
4) En un Fluido, conforme aumenta el flujo másico
aumenta también las fuerzas de:
R = Momentum o inercia.
Preguntas de Repaso:
5) Las fuerzas del momentum o Torque son función de 3
propiedades que son:
R = La densidad, del diámetro de la tubería y de la
velocidad media.
6) La fricción o fuerza viscosa depende de:
R = La viscosidad del líquido.
7) Explicar lo que es un régimen laminar:
R = El movimiento de las partículas líquidas se realiza en
forma ordenada sin entrecortarse las líneas de
corriente.
Preguntas de Repaso:
8) ¿Por qué en un flujo turbulento, la distribución de la
velocidad a través de la sección del conducto es de
forma logarítmica?
R = Por que las líneas de velocidad no siguen un patrón
y dependen de la fuerza y ángulo que lleven, por lo
que describen un comportamiento logarítmico.
Preguntas de Repaso: