Número de Reynolds (N Re ) M. En C. José Antonio González Moreno 4 E 2 2 de Marzo del 2015

Transcripción

1 Número de Reynolds (N Re ) M. En C. José Antonio González Moreno 4 E 2 2 de Marzo del 2015

2 Introducción: 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.

3 Antecedentes: 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.

4 Desarrollo del tema: 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.

5 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).

6 Régimen de flujo laminar 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.

7 Régimen de flujo turbulento 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.

8 Valores del Número de Reynolds 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. NRe 2100

9 Valores del Número de Reynolds 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 Nre 4200

10 Valores del Número de Reynolds 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. Nre >> 4200

11 Valores del Número de Reynolds

12 Expresiones del N Re : 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:

13 Conclusiones: 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.

14 Referencias Bibliográficas: 1)Número de Reynolds. Universidad Iberoamericana. (12 de marzo del 2008). Documento en PDF. Recuperado el 2 de Marzo del 2015 de: 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: eynolds.pdf

15 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: 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: /conceptosbasicosmfluidos/reynolds/numero. html

16 Preguntas de Repaso: 1) Año en que Reynolds propuso su experimento del tipo de flujo en los fluidos: R = ) 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.

17 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.

18 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.