Número de Reynolds: la frontera entre el flujo laminar y el turbulento
Si hay un número que todo ingeniero hidráulico debe tener en la cabeza, es el número de Reynolds (). Es un parámetro adimensional que indica si un flujo va a comportarse de forma ordenada y predecible, o caótica y mezclada. De su valor dependen las pérdidas de carga, el diseño de tuberías y hasta cómo se transporta un contaminante en un río.
Qué representa
El número de Reynolds es la razón entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas del fluido:
donde es la velocidad media del flujo (m/s), el diámetro de la tubería (m), la densidad (kg/m³), la viscosidad dinámica (Pa·s) y la viscosidad cinemática (m²/s). Cuando dominan las fuerzas viscosas ( bajo) el flujo es ordenado; cuando dominan las de inercia ( alto) se vuelve turbulento.
Los umbrales en tuberías
- Laminar: . El agua se mueve en capas paralelas, sin mezcla transversal. Las pérdidas crecen de forma lineal con la velocidad.
- Transición: . Régimen inestable, difícil de predecir.
- Turbulento: . Aparecen remolinos y mezcla; es el caso habitual en redes de agua potable y conducciones a presión.
Ojo: en canales el umbral cambia
En flujo en lámina libre (canales y ríos) no se usa el diámetro, sino el radio hidráulico , y el número se define como . Con esa definición el flujo se considera laminar para aproximadamente y turbulento sobre . Por eso casi todos los ríos y canales reales son turbulentos: lo raro es encontrar flujo laminar fuera del laboratorio.
Por qué te importa en el diseño
El régimen determina cómo calcular la pérdida de carga. En régimen laminar el factor de fricción es simplemente ; en turbulento hay que recurrir al diagrama de Moody o a la ecuación de Colebrook, que dependen también de la rugosidad. Saber en qué régimen estás es, por lo tanto, el paso previo a cualquier cálculo de fricción. Puedes obtener al instante con la calculadora del número de Reynolds y luego estimar la fricción con la calculadora de pérdida de carga.
