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O número de Reynolds - Teoria

Como Osborne Reynolds desenvolveu uma equação que pode mostrar, através de parâmetros conhecidos, se o escoamento será laminar ou turbulento.

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  • play_arrowClassificação dos escoamentos - Teoria

    lockCampo de velocidade e aceleração - Teoria

    lockPontos de vista de Euler e de Lagrange - Teoria

    lockO número de Reynolds - Teoria

    lockEquação da continuidade - Teoria

    lockEquação de Bernoulli - Teoria

    lockDinâmica e cinemática dos fluidos - Resumo

  • Fala aí, galera. Nessa aula nós vamos estudar o número de Reynolds.
    Vamos entender como ele chegou a sua definição e como nós podemos utilizá-la no nosso estudo. Então vamos lá, galera.
    Em 1883, o físico irlandês Osborne Reynolds desenvolveu um experimento para observar algumas características de escoamento. O experimento consistia em um tubo onde ele aplicava um escoamento, ele colocou um pequeno tubo com um líquido com corante, que nós vamos usar o vermelho.
    E, aplicando a velocidade nesse escoamento, ele liberava esse fluido vermelho no meio do fluido transparente e observava o seu escoamento. A pequenas velocidades, ele observou o escoamento característico de uma linha.
    Aumentando a velocidade, ele observou uma pequena alteração nessa linha do escoamento, mais ou menos dessa forma. E, aumentando drasticamente a velocidade, como nós vamos ver nesse terceiro exemplo, ele observou uma mudança drástica também na linha de escoamento do fluido com corante.
    Esse primeiro escoamento é o que hoje nós chamamos de laminar. O segundo nós podemos considerar como transitório e o terceiro é o que nós conhecemos como turbulento.
    Então, galera, observando esse experimento Reynolds identificou algumas variáveis que influenciam no tipo de escoamento. E ele desenvolveu um coeficiente que representa a sua análise, que nós podemos chamar de RE, que é Reynolds abreviado.
    Então, na sua análise, ele entendeu que esse coeficiente é a relação entre os efeitos da força de inércia atuante no fluido e os efeitos da força de atrito atuante no fluido. E o que isso quer dizer?
    Bem, ele identificou que essas forças podem ser representadas da seguinte forma. A força de inércia é equivalente ao produto entre a velocidade do escoamento e a densidade do fluido.
    Já a força de atrito é equivalente a razão entre a viscosidade do fluido e o diâmetro da tubulação. Esse diâmetro representa apenas o nosso universo de estudo.
    Ele pode se tratar também de um diâmetro de objeto que esteja em meio ao escoamento. Então, substituindo na nossa equação, nós vamos ter que o número de Reynolds é a velocidade do escoamento, vezes a densidade do fluido, vezes o diâmetro da tubulação, sobre a viscosidade do fluido.
    Como a força de atrito está no numerador, ela vai para lá invertida. Então, galera, observando isso tudo a gente pode concluir uma coisa: o número de Reynolds é um coeficiente adimensional e ele expressa a relação entre essas duas forças.
    Portanto, nós podemos encontrar dois sistemas com parâmetros bem diferentes que apresentem a mesma relação entre as forças, apresentando assim o mesmo número de Reynolds. Então o número de Reynolds no sistema um sendo igual a número de Reynolds do sistema dois, nós podemos dizer que esses dois sistemas são sistemas dinâmicos semelhantes.
    Observando essa semelhança, é possível então simular um sistema de grande porte em laboratório para estudar da melhor forma as propriedades do escoamento. É possível também utilizando o número de Reynolds definir alguns limites para as características do escoamento.
    Por exemplo, a ABNT hoje em dia define para tubos circulares que, o numero de Reynolds, menor ou igual a 2000, o escoamento deve ser tratado como laminar. Já para números de Reynolds entre 2.
    000 e 4.000, o escoamento é tratado como transitório.
    Já para números de Reynolds maior ou igual a 4.000, o escoamento é tratado como turbulento.
    Então é isso, galera. Está aí a nossa análise sobre o número de Reynolds e alguns exemplos de como a gente pode utilizar ele praticamente.
    Então aguardo vocês na próxima para a gente continuar o nosso estudo de mecânica dos fluidos. ...

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