Numero de Reynolds
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Una presentación hecha por mi, donde se explica que es el numero de Reynolds, sus tipos de flujos que tiene, los rangos en los que se les considera el tipo de flujo, así como problemas para repasar ...

Una presentación hecha por mi, donde se explica que es el numero de Reynolds, sus tipos de flujos que tiene, los rangos en los que se les considera el tipo de flujo, así como problemas para repasar lo visto en la presentación

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Numero de Reynolds Numero de Reynolds Presentation Transcript

  • Por: Carlos Alberto Frías Fraíre
  • Es importante conocer la estructura interna del régimen de un fluido enmovimiento ya que esto nos permite estudiarlo detalladamentedefiniéndolo en forma cuantitativa. Para conocer el tipo de flujo en formacuantitativa se debe tener en cuenta el número de Reynolds. Este análisises importante en los casos donde el fluido debe ser transportado de unlugar a otro. Como para determinar las necesidades de bombeo en unsistema de abastecimiento de agua, deben calcularse las caídas de presiónocasionadas por el rozamiento en las tuberías, en un estudio semejante selleva a cabo para determinar el flujo de salida de un reciente por un tubo opor una red de tuberías. Los diferentes regímenes de flujo y la asignaciónde valores numéricos de cada uno fueron reportados por primera vez porOsborne Reynolds en 1883. Reynolds observo que el tipo de flujoadquirido por un fluido que fluye dentro de una tubería depende de lavelocidad del líquido, el diámetro de la tubería y de algunas propiedadesfísicas del fluido
  • El número de Reynolds relaciona la densidad, viscosidad, velocidad ydimensión típica de un flujo en una expresión adimensional, que interviene ennumerosos problemas de dinámica de fluidos. Dicho número o combinaciónadimensional aparece en muchos casos relacionado con el hecho de que elflujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento(número de Reynolds grande). Desde un punto de vista matemático el númerode Reynolds de un problema o situación concreta se define por medio de lasiguiente fórmulaDonde:d = diámetro de la tuberíav = velocidad del fluidoρ = densidad del fluidoμ = viscosidad del fluido
  • Además el número de Reynolds permite predecir el carácterturbulento o laminar en ciertos casos. Así por ejemplo enconductos si el número de Reynolds es menor de2000 el flujo serálaminar y si es mayor de 4000 el flujo será turbulento Flujo Laminar Flujo Turbulento
  • Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido Se llama flujo laminaro corriente laminar, al tipo de movimiento de un fluido cuando éste esperfectamente ordenado, estratificado, suave, de manera que el fluido semueve en láminas paralelas sin entre mezclarse si la corriente tiene lugarentre dos planos paralelosLa pérdida de energía es proporcional a la velocidad media. El perfil develocidades tiene forma de una parábola, donde la velocidad máxima seencuentra en el eje del tubo y la velocidad es igual a cero en la pared deltuboSe da en fluidos con velocidades bajas o viscosidades altas, cuando secumple que el número de Reynolds es inferior a 2300. Más allá de estenúmero, será un flujo turbulento Flujo laminar (En forma de laminas delgadas)
  • Se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de unfluido que se da en forma caótica, en que las partículas se muevendesordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentranformando pequeños remolinos aperiódicos, como por ejemplo el aguaen un canal de gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de unapartícula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de la cual latrayectoria de la misma es impredecible, más precisamente caótica.Se da en fluidos donde el numero de Reynolds es mayor a 3100 Flujo turbulento.- (Forma muy caótica)
  • Para valores de:2000 Re 4000La línea del Fluido dentro de la tubería pierdeestabilidad formando pequeñas ondulaciones variablesen el tiempo, manteniéndose sin embargo delgada.Este régimen se denomina de transición
  • Cuando hablamos de un fluido dentro de una tubería y este fluido sealiquido entonces en forma practica y conveniente tendremos lasiguiente ecuación de numero de Reynolds. Esta ecuación de deriva de la primera de la siguiente manera: Ec. 1
  • La sustitución de unidades se hace de la siguiente manera: Ec. 2 Ec. 3Sea: Ec. 4 Ec. 5
  • Ec. 6 Ec. 7Sustituyendo en Ec. 3 tenemos: Ec. 8Donde:q = gasto en (barriles/día)γL = densidad relativa del liquido (adimensional)d= diámetro de la tubería (pulgadas)μ = viscosidad del fluido (cp)
  • Calcular el Numero de Reynolds en una tubería de 3.937 in; por donde fluyeun aceite de densidad relativa de 0.9 y con una viscosidad de 46 cp; si elgasto es de 2560 bls/día. ¿Qué tipo de flujo tendremos en la tubería?q = 2560 (barriles/día)γL = 0.9 (adimensional)d= 3.937 (pulgadas)μ = 46 (cp)Sustituyendo tenemos: El tipo de flujo que tenemos es de tipo Laminar
  • Al igual que para flujo de líquidos por tuberías, es conveniente obteneruna ecuación del número de Reynolds para flujo de gas, en la que susfactores estén en unidades prácticas. De la ecuación 1 tenemos: Ec. 9Y además: Ec. 10 Ec. 11 Ec. 12
  • Sustituyendo las Ecs. 10, 11 y 12 en 9, tenemos: Ec.13Efectuando el cambio de unidades prácticas de qg, d y de μ de la siguiente forma: Ec.14 Ec.15 Ec.16
  • Sustituyendo en la Ec. 13 y simplificando se tiene finalmente la expresiónpara evaluar el numero de Reynolds en Unidades Prácticas Ec.17Donde:qg= gasto (ft3/día)d= diámetro de la tubería (in)μg=viscosidad del aceite (cp)γg=densidad relativa del gas (adimensional)
  • Calcular el numero de Reynolds de un gas que fluye en una tubería de producción con 2 7/8 in de diámetro exterior y un espesor de 0.1345 in, si se sabe que la densidad relativa 0.65; y una viscosidad de 0.00109 cp; si se sabe que se tiene una producción diaria de 7MMpcd sin estrangulador. ¿Qué tipo de flujo tenemos? qg= 7,000,000 (ft3/día) μg=0.00109 (cp) γg=0.65 (adimensional)Calculamos el diámetro interior 7 d int 2 2 ( 0 . 1345 ) 8 d int 2 . 606 inPor lo tanto sustituimos en la formula y obtenemos que: qg g ( 7 , 000 , 000 )( 0 . 65 )N Re 0 . 0201056 0 . 0201056 32 , 205 ,313 . 07 d g ( 2 . 606 )( 0 . 00109 ) Entonces tenemos un flujo turbulento