Numero de reynold

Numero de Reynolds

El número de Reynolds es quizás uno de los números adimensionales mas utilizados. La importancia radica en que nos habla del régimen con que fluye un fluido, lo que es fundamental para el estudio del mismo. Si bien la operación unitaria estudiada no resulta particularmente atractiva, el estudio del número de Reynolds y con ello la forma en que fluye un fluido es sumamenteimportante tanto a nivel experimental, como a nivel industrial.

Cuando un liquido fluye en un tubo y su velocidad es baja, fluye en líneas paralelas a lo largo del eje del tubo; a este régimen se le conoce como “flujo laminar". Conforme aumenta la velocidad y se alcanza la llamada “velocidad critica", el flujo se dispersa hasta que adquiere un movimiento de torbellino en el que se formancorrientes cruzadas y remolinos; a este régimen se le conoce como “flujo turbulento" (Figura 1). El paso de régimen laminar a turbulento no es inmediato, sino que existe un comportamiento intermedio indefinido que se conoce como “régimen de transición".

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Fig. 1

Si se inyecta una corriente muy fina de algún líquido colorido en una tubería transparente que contiene otro fluido incoloro, sepueden observar los diversos comportamientos del líquido conforme varía la velocidad (Figura 2).
Cuando el fluido se encuentra dentro del régimen laminar (velocidades bajas), el colorante aparece como una línea perfectamente definida (Figura 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) y cuando seencuentra en el régimen turbulento (velocidades altas) el colorante se difunde a través de toda la corriente (Figura 3).

Curvas típicas de la distribución de velocidades a través de tuberías
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Fig. 2: Comportamiento del líquido a diferentes velocidades.

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Fig.3: Distribuciones típicas de velocidad.

Para el flujo laminar, la curva de velocidad en relación con la distancia de lasparedes es una parábola 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 en la zona más cercana a la pared.

Marco Teórico

Los diferentes regimenes de flujo y la asignación de valores numéricos de cada uno fueron reportados por primera vez porOsborne 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 dadopor:

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Re = Numero de Reynolds
D = Diámetro del ducto
v = Velocidad promedio del liquido
p = Densidad del liquido
u = Viscosidad del liquido

Cuando el ducto es una tubería, D es el diámetro interno de la tubería.
Cuando no se trata de un ducto circular, se emplea el diámetro equivalente
(De) definido como:

De = 4. Área Transversal de Flujo
Perímetro Mojado

Generalmentecuando el número de Reynolds se encuentra por debajo de 2100 se sabe que el flujo es laminar, el intervalo entre 2100 y 4000 se considera como flujo de transición y para valores mayores de 4000 se considera como flujo turbulento. Este grupo adimensional es uno de los parámetros mas utilizados en los diversos campos de la Ingeniería Química en los que se presentan fluidos en movimiento.

EquipoEl equipo utilizado (Fig. 4) Consiste de un tubo de vidrio de 1” de diámetro, iluminado en su parte superior por una lámpara fluorescente, por el cual fluye agua regulada por medio de la válvula A.
El colorante (violeta de genciana en solución) se mantiene en un recipiente y se inyecta en la corriente de agua mediante un tubo metálico insertado en el tubo de vidrio. La corriente de agua se...