Números de Reynolds

El flujo de fluido en una tubería encuentra resistencia a la fricción debido a la rugosidad interna (e) de la pared de la tubería, que puede crear remolinos locales corrientes dentro del fluido. El cálculo del número de Reynolds ayuda a determinar si el flujo en la tubería es un flujo laminar o un flujo turbulento.
Las tuberías que tienen una pared lisa, como vidrio, cobre, latón y polietileno, causan una menor resistencia fritional y, por lo tanto, producen una menor fricción pérdida que aquellas tuberías con una mayor rugosidad interna, como el hormigón, el hierro fundido y el acero.
El perfil de velocidad del flujo de fluido en una tubería muestra que el fluido en el centro de la corriente se mueve más rápidamente que el flujo de fluido hacia el borde del arroyo. Por lo tanto, se produce fricción entre capas dentro del fluido.
Los fluidos con una viscosidad alta fluyen más lentamente y generalmente no producen corrientes parásitas, por lo que la rugosidad interna de la tubería tiene poco o ningún efecto sobre la resistencia por fricción al flujo en la tubería. Esta condición se conoce como flujo laminar.

Cálculo del número de Reynolds

El número de Reynolds (Re) de un fluido que fluye se calcula multiplicando la velocidad del fluido por el diámetro interno de la tubería (para obtener la fuerza de inercia de el fluido) y luego dividir el resultado por la viscosidad cinemática (fuerza viscosa por unidad de longitud).
Viscosidad cinemática = viscosidad dinámica / densidad del fluido
Número de Reynolds = (velocidad del fluido x diámetro interno de la tubería) / viscosidad cinemática

Flujo laminar en una tubería

El flujo laminar ocurre cuando el número de Reynolds calculado es menor que 2300 y en este caso la resistencia al flujo es independiente de la rugosidad de la pared de la tubería.

Flujo turbulento en una tubería

El flujo turbulento ocurre cuando el cálculo del número de Reynolds excede 4000.

Cuando ocurren corrientes de Foucault dentro del flujo, la relación entre la rugosidad interna de la tubería y la interna Es necesario considerar el diámetro de la tubería para calcular el factor de fricción, que a su vez se utiliza para calcular tardía la pérdida por fricción que se produce.

Para tuberías con un diámetro pequeño, la rugosidad interna puede tener una gran influencia en el factor de fricción. Para tuberías de gran diámetro, el efecto global de las corrientes parásitas es menos significativo.

Puede usar este enlace para ver información sobre la rugosidad interna de varios materiales de tubería.

La rugosidad relativa de la tubería y el número de Reynolds se pueden usar para trazar la tabla del factor de fricción.

Cuando ocurre un flujo entre las condiciones de flujo laminar y turbulento (Re 2300 a Re 4000), la condición de flujo se conoce como crítica y es difícil de predecir . Aquí el flujo no es ni completamente laminar ni completamente turbulento. Es una combinación de las dos condiciones de flujo.

La ecuación de Colebrook-White se usa para calcular el factor de fricción para flujo turbulento.

El factor de fricción luego se usa en el Darcy- Fórmula de Weisbach para calcular la pérdida por fricción de fluido en una tubería.