¿Qué es el número de Reynolds?

Significado | Concepto | Definición:

El número de Reynolds (Re) es un número adimensional relacionado con la mecánica de fluidos . Se encuentra entre los atributos más importantes utilizados para resumir las fuerzas que actúan sobre un fluido y, en función de su valor, se determina la turbulencia o falta de turbulencia de un fluido. La designación lleva el nombre de Osborne Reynolds, quien realizó muchos estudios pioneros en mecánica de fluidos a fines del siglo XIX y principios del XX. Las variaciones en la cantidad se muestran en el eje X del gráfico Moody , uno de los gráficos más útiles en mecánica de fluidos.

Hombre con un taladro

Más específicamente, el número de Reynolds se define como la relación entre las fuerzas de inercia, que contribuyen a la turbulencia, y las fuerzas viscosas, que actúan contra la turbulencia, dentro de un fluido. Dicho de otra manera, el número describe la probabilidad de que el flujo sea laminar o turbulento para un conjunto dado de condiciones físicas. El flujo laminar, o suave, indica que todo en el flujo de un fluido se mueve en la misma dirección y estos flujos internos no se afectan entre sí. El flujo turbulento , por otro lado, indica que se crean interrupciones o remolinos dentro del flujo principal.

El ejemplo más común de flujo laminar y turbulento se puede encontrar en un fregadero. Cuando el agua se abre por primera vez y no fluye muy rápido, está clara. La mayoría de los flujos internos del agua no interactúan entre sí y se mueven en la misma dirección; esto es flujo laminar e indica un número de Reynolds bajo. A medida que aumenta la cantidad y la velocidad del agua, se vuelve blanca. Los flujos internos comienzan a chocar entre sí en un flujo turbulento, introduciendo aire en la corriente de agua.

Otro ejemplo del concepto es imaginar un objeto moviéndose a través de un fluido. Cuanto más rápido se mueve el objeto, más denso es el líquido, y cuanto más tiempo se mueve el objeto, más probable es que el flujo del fluido sea turbulento. Cuanto más viscoso o pegajoso sea un fluido, mayor será la probabilidad de que el espesor del fluido actúe contra un flujo turbulento.

Matemáticamente, el número de Reynolds se define como:

Re = ? * V * L / µ

Donde Re = número de Reynolds
? = densidad del fluido (generalmente lb / ft 3 o3)
V = velocidad (generalmente pies / so m / s)
L = longitud de recorrido (generalmente pies o m)

En una tubería o canal, L = radio hidráulico (generalmente pies om)
µ = viscosidad dinámica del fluido (generalmente lb / (pies * s) o kg / (m * s) o Pa * s)

De la ecuación, se puede ver que el número de Reynolds está en proporción directa a la longitud. También varía proporcionalmente a la longitud y la densidad del fluido. Los números ? , V y L contribuyen todos a las fuerzas de inercia, mientras que µ contribuye sólo a las fuerzas viscosas.

Para Re de 2.300 o menos, el flujo de fluido se considera laminar. El flujo turbulento, por otro lado, se logra cuando Re es mayor de 4.000. Los valores para el número de Reynolds entre estas dos cantidades indican flujos de transición, que pueden exhibir características de ambos tipos de flujo.

El número de Reynolds se utiliza en muchas aplicaciones diferentes de mecánica de fluidos. Es una parte necesaria de los cálculos del factor de fricción en algunas ecuaciones de la mecánica de fluidos, como la ecuación de Darcy-Weisbach. Otro uso común del número viene en el modelado de organismos que nadan en el agua, y esta aplicación se ha realizado desde los animales más grandes, como la ballena azul, hasta animales muy pequeños, incluidos los microorganismos. Incluso tiene aplicaciones para modelar el flujo de aire alrededor de objetos, como las alas de un avión .