Contenido
La velocidad crítica es la velocidad y la dirección en que el flujo de un líquido a través de un tubo cambia de suave o "laminar" a turbulento. El cálculo de la velocidad crítica depende de múltiples variables, pero es el número de Reynolds el que caracteriza el flujo del líquido a través de un tubo como laminar o turbulento. El número de Reynolds es una variable adimensional, lo que significa que no tiene unidades asociadas.
Cálculo de velocidad crítica
Si desea encontrar la velocidad crítica para el agua que se mueve a través de una sección de tubería, comience usando la fórmula básica para calcular la velocidad crítica: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). En esta ecuación, Vcrit representa la velocidad crítica, Nr representa el número de Reynolds, µ (mu) representa el coeficiente de viscosidad (es decir, la resistencia al flujo) para un líquido dado, D representa el diámetro interno de la tubería y ρ (rho ) representa la densidad del líquido dado. La variable µ (mu) se mide en metros cuadrados por segundo y la densidad del líquido dado se mide en kilogramos por metro cuadrado.
Digamos que tiene una sección de tubería de dos metros de largo con un diámetro interno de 0.03 metros, y desea saber la velocidad crítica del agua que pasa a través de esa sección de tubería a una velocidad de 0.25 metros por segundo, representada por V. Aunque µ varía con la temperatura, su valor típico es 0.00000114 metros cuadrados por segundo, por lo que usaremos este valor en este ejemplo. La densidad, o ρ, del agua es de un kilogramo por metro cúbico.
Si no se proporciona el número de Reynolds, puede calcularlo usando la fórmula: Nr = ρ_V_D / µ. El flujo laminar está representado por un número de Reynolds de menos de 2,320, y el flujo turbulento está representado por un número de Reynolds de más de 4,000.
Inserte los valores para cada una de las variables de la ecuación numérica de Reynolds. Después de conectar los valores, el número de Reynolds es 6.579. Debido a que es mayor a 4,000, el flujo se considera turbulento.
Ahora conecte los valores a la ecuación de velocidad crítica, y debería obtener: Vcrit = (6,579_0.000000114 metros / segundo cuadrado) / (0.03 metros_1 kilogramo / metro cúbico) = 0.025 metros / segundo.