Calcule el número de Reynolds y el régimen de flujo.
El número de Reynolds indica si el flujo en una tubería, canal o alrededor de un objeto es laminar, de transición o turbulento, y es el grupo adimensional más importante en el dimensionamiento de tuberías, el diseño de intercambiadores de calor y el análisis de pérdidas por fricción. Esta calculadora calcula Re a partir de la velocidad, la longitud característica, la densidad y la viscosidad dinámica, y clasifica el régimen para que pueda seleccionar la correlación correcta del factor de fricción en las siguientes etapas del diseño.
La fórmula es Re = ρ × v × D / μ, donde ρ es la densidad del fluido (kg/m³), v es la velocidad media (m/s), D es el diámetro hidráulico (m) y μ es la viscosidad dinámica (Pa·s). Una forma alternativa utiliza la viscosidad cinemática ν: Re = v × D / ν. Para flujo interno en tuberías, los umbrales de clasificación son Re < 2,300 laminar, 2,300 ≤ Re ≤ 4,000 de transición, Re > 4,000 turbulento. La banda de transición es sensible a las condiciones de entrada, la rugosidad de la tubería y la vibración, por lo que los diseñadores suelen tratar Re > 2,300 como turbulento para estimaciones conservadoras de pérdida por fricción. Para conductos no circulares use el diámetro hidráulico D_h = 4 × A / P, donde A es el área de la sección transversal y P es el perímetro mojado. El número de Reynolds determina si se aplica la correlación de Hagen–Poiseuille (laminar), Colebrook–White o Swamee–Jain (turbulenta) para el factor de fricción en la ecuación de Darcy–Weisbach.
Un ingeniero de sistemas hidráulicos que dimensiona una línea de aspiración para aceite ISO VG 46 a 40 °C calcula Re = 1,400 a 1.5 m/s en una tubería de 25 mm de diámetro, confirma el régimen laminar y aplica la fórmula de Hagen–Poiseuille para la caída de presión en lugar de la correlación turbulenta.
Un ingeniero de proceso que hace circular agua de refrigeración a 3 m/s por tubos de 19 mm calcula Re = 57,000 (turbulento) y selecciona la correlación de Nusselt de Dittus–Boelter para el coeficiente de transferencia de calor, válida únicamente en régimen turbulento.
Un diseñador de tuberías que encuentra Re = 3,200 en una línea de agua helada marca el diseño para revisión, ya que el factor de fricción en la banda de transición es impredecible; aumentar la velocidad o el diámetro desplaza el resultado de forma segura fuera de la transición.
El flujo laminar discurre en capas paralelas ordenadas (Re < 2,300). El flujo turbulento tiene torbellinos caóticos y mezcla intensa (Re > 4,000). La mayor parte del flujo industrial en tuberías es turbulento debido a las velocidades más altas implicadas.
El factor de fricción depende del régimen de flujo. En flujo laminar, f = 64/Re. En flujo turbulento, depende de la rugosidad y Re mediante la ecuación de Colebrook. Usar el régimen incorrecto puede producir errores de caída de presión de 2–5×.
Para agua a 20 °C, μ ≈ 0.001 Pa·s. Para aceites hidráulicos, la viscosidad se indica como ISO VG (cinemática a 40 °C) en la ficha de datos. Multiplique por la densidad para obtener la viscosidad dinámica.
Sí, la misma fórmula funciona para flujo compresible hasta aproximadamente Mach 0.3. Por encima de ese valor entran en juego efectos adicionales de compresibilidad y el Re por sí solo ya no es suficiente.