Fetrans - NÚMERO DE REYNOLDS

1. Osborne Reynolds

Osborne Reynolds foi um cientista e engenheiro nascido em 23 de agosto de 1842 em Belfast, Irlanda. Escreveu mais de 70 teses , grande parte dessas teses sobre aplicações da física na engenharia e ficou famoso pelos seus estudos em mecânica dos fluidos, pelos seus trabalhos no campo da hidráulica e da hidrodinâmica. Seu interesse pela mecânica surgiu graças ao seu pai, que tinha paixão por essa área.

Eleito como um dos melhores alunos de Cambridge em 1867, logo começou a trabalhar no ramo de engenharia civil. Além disso, trabalhou 37 anos como professor onde contribuiu em várias pesquisas de engenharia e física. Sua maior contribuição foi quando Reynolds investigou experimentalmente o caráter de líquidos fluindo através de tubos e canais, a viscosidade no estudo do limite entre o regime laminar e o turbulento com a criação em 1883 do importantíssimo número de Reynolds que relaciona forças de inércia com as de viscosidade.

1. Número de Reynolds

O número de Reynolds, embora introduzido conceitualmente em 1851 por um cientista da época, ficou conhecido na mecânica dos fluidos pelo engenheiro hidráulico e físico Irlandês, Osborne Reynolds em 1883.

Reynolds realizou um experimento que mostrou a existência de dois tipos de escoamento: “o primeiro onde os elementos do fluido seguem-se ao longo de linhas de movimento e que vão da maneira mais direta possível ao seu destino, e outro em que se movem em trajetórias sinuosas da maneira mais indireta possível”. Ou seja, descreveu como visualizar escoamentos laminares e turbulentos. Na experiência de laboratório é reproduzido o experimento de Reynolds, onde é visualizado o escoamento de água em um duto de vidro, com uma agulha metálica injetando tinta na região central da tubulação.

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Reynolds concluiu que para determinar o tipo de escoamento não devemos considerar apenas o valor da velocidade, mas uma expressão adimensional na qual a viscosidade do liquido também é levada em consideração.

3.1 Fórmula

Para identificar o regime de escoamento, utiliza-se o Número de Reynolds, um número adimensional que relaciona as forças de inércia com as forças viscosas, resultando na fórmula:

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Onde:

ρ = massa específica do fluido

µ = viscosidade dinâmica do fluido

v = velocidade do escoamento

L = diâmetro da tubulação

3.2 Tipos de Escoamento

Em seus estudos teóricos, em demonstrações e experiências práticas de laboratório, ele demonstrou a existência de três tipos de escoamento, o LAMINAR, o TRANSITÓRIO, e o regime TURBULENTO. Entre os fatores que afetam a transição em camada limite encontram-se o gradiente de pressão, a rugosidade superficial, a transferência de calor, as forças de massa e as perturbações da corrente livre.

Visualização da trajetória no interior de um tubo em diferentes regimes de escoamento: (a) Laminar, (b) Transição, (c) Turbulento.

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Fonte: ANSYS, Inc.

Quando o fluido se desloca com velocidade de módulo relativamente pequeno, o escoamento é laminar. No REGIME LAMINAR as partículas do fluido escoam em camadas sobrepostas,