Número de Reynolds
Introduce la velocidad del fluido, el diámetro de la tubería y la viscosidad para calcular el número de Reynolds y saber al instante si el flujo en la tubería es laminar, de transición o turbulento. Admite viscosidad cinemática o dinámica y unidades métricas o estadounidenses.
Comprueba si el flujo en la tubería es laminar o turbulento
Fórmula del número de Reynolds
Donde:
- \(Re\) — número de Reynolds (adimensional)
- \(v\) — velocidad media del fluido en la tubería (m/s)
- \(D\) — longitud característica, es decir, el diámetro interior de la tubería en el caso de flujo interno (m)
- \(\nu\) — viscosidad cinemática del fluido (m²/s)
La fórmula compara las fuerzas de inercia (numerador) con las fuerzas viscosas (denominador). Si prefieres trabajar con la densidad \(\rho\) y la viscosidad dinámica \(\mu\), sustituye \(\nu = \mu / \rho\):
\[ Re = \frac{\rho\, v\, D}{\mu} \]
Número de Reynolds – Ejemplo de cálculo
Ejemplo: agua a 20 °C circula por una tubería de 50 mm de diámetro interior a una velocidad de 1 m/s. La viscosidad cinemática del agua a esa temperatura es de aproximadamente 1 cSt = \(1\times10^{-6}\) m²/s.
\[ Re = \frac{v\,D}{\nu} = \frac{1 \times 0.05}{1\times10^{-6}} = 50\,000 \]
Resultado: \(Re = 50\,000\). Como \(Re \geq 4000\), el régimen de flujo es totalmente turbulento.
Cómo usar la calculadora
- Introduce la Velocidad del fluido (v) y elige su unidad (m/s o ft/s).
- Introduce el Diámetro interior de la tubería (D) —esta es la longitud característica del flujo en tuberías— y selecciona la unidad (m, cm, mm, in o ft).
- Elige el modo de Entrada de viscosidad: bien Viscosidad cinemática (ν), bien Densidad y viscosidad dinámica (ρ, μ). La calculadora muestra solo los campos correspondientes a tu elección.
- Si eliges la viscosidad cinemática, introduce el valor en m²/s, cSt o ft²/s. Para el agua a 20 °C usa aproximadamente 1 cSt; para el aire, en torno a 15 cSt.
- Si eliges el modo de densidad/viscosidad dinámica, introduce la Densidad (ρ) y la Viscosidad dinámica (μ) en cualquiera de las unidades admitidas (para el agua a 20 °C: 998 kg/m³ y 0.001 Pa·s).
- Lee el Número de Reynolds y el resultado del Régimen de flujo, que clasifica el flujo como laminar, de transición o turbulento.
¿Qué es el número de Reynolds?
El número de Reynolds es una magnitud adimensional que permite predecir el comportamiento de un fluido en movimiento. Expresa la relación entre las fuerzas de inercia, que tienden a mantener el fluido en movimiento y a mezclarlo, y las fuerzas viscosas, que amortiguan el movimiento y mantienen el flujo ordenado. Al ser adimensional, un mismo valor significa el mismo comportamiento del flujo sin importar el fluido, el tamaño de la tubería o el sistema de unidades empleado.
En el flujo por tuberías (flujo interno) se distinguen tres regímenes. El flujo laminar (\(Re < 2300\)) es suave y estratificado: el fluido avanza en capas paralelas sin corrientes cruzadas y dominan los efectos viscosos. El flujo turbulento (\(Re \geq 4000\)) es caótico, dominado por remolinos y una mezcla rápida. Entre ambos se encuentra la zona de transición (\(2300 \leq Re < 4000\)), donde el flujo es inestable y puede alternar entre laminar y turbulento según las perturbaciones, la rugosidad de la tubería y los efectos de entrada.
El régimen importa porque determina cómo se comporta el fluido en la práctica. En tuberías con flujo laminar, la pérdida de presión crece linealmente con la velocidad, mientras que en las turbulentas crece aproximadamente con el cuadrado de la velocidad. La transferencia de calor, la eficiencia de mezcla, la erosión y la elección de las correlaciones del factor de fricción (por ejemplo, el factor de fricción de Darcy) dependen todas de si el flujo es laminar o turbulento. Si más adelante tienes que dimensionar una bomba para el sistema, esta calculadora de potencia de bomba te ayudará a estimar la potencia necesaria una vez conozcas el caudal y la pérdida de carga.
Valores típicos y puntos de referencia
| Fluido (aprox. 20 °C) | Viscosidad cinemática ν | Viscosidad dinámica μ | Densidad ρ |
|---|---|---|---|
| Agua | 1.0 cSt | 0.001 Pa·s (1 cP) | 998 kg/m³ |
| Aire (a presión atmosférica) | 15 cSt | 1.8×10⁻⁵ Pa·s | 1.2 kg/m³ |
| Aceite de motor (SAE 30) | ≈ 200–500 cSt | ≈ 0.3 Pa·s | ≈ 890 kg/m³ |
| Glicerina | ≈ 1180 cSt | 1.5 Pa·s | 1260 kg/m³ |
Supuestos y limitaciones
- Los valores críticos 2300 y 4000 son válidos para flujo totalmente desarrollado en una tubería recta de sección circular. En otras geometrías (placas planas, conductos, alrededor de esferas o alas de avión) cambian tanto la longitud característica como los números de Reynolds críticos.
- Aquí la longitud característica es el diámetro interior de la tubería. En un conducto no circular hay que usar en su lugar el diámetro hidráulico \(D_h = 4A/P\), donde \(A\) es el área de la sección transversal y \(P\) el perímetro mojado.
- La viscosidad varía mucho con la temperatura. Usa siempre la viscosidad a la temperatura real del fluido; de lo contrario, el número de Reynolds calculado puede desviarse considerablemente.
- La calculadora asume un fluido newtoniano con una única velocidad media. Los fluidos no newtonianos (lodos, disoluciones de polímeros, sangre) requieren definiciones modificadas del número de Reynolds.
- Los efectos de entrada, la rugosidad de la tubería y las perturbaciones pueden desplazar la banda de transición unos cientos de unidades de Reynolds en una u otra dirección, así que considera aproximados los valores cercanos a 2300 o 4000.
Para otros cálculos de ingeniería relacionados —por ejemplo, estimar el trabajo específico de una turbina de gas— puedes explorar el resto de calculadoras del sitio.
Preguntas frecuentes
¿Cómo calculo el número de Reynolds a mano?
Multiplica la velocidad media del fluido por el diámetro interior de la tubería y divide el resultado por la viscosidad cinemática: \( Re = vD/\nu \). Asegúrate antes de que todas las magnitudes estén en unidades coherentes del SI (m/s, m, m²/s). Si solo tienes la densidad \(\rho\) y la viscosidad dinámica \(\mu\), calcula \( \nu = \mu/\rho \) o usa directamente \( Re = \rho v D/\mu \). Una comprobación rápida: cualquier combinación de unidades que se simplifique hasta dar un número puro produce el mismo resultado.
¿Cuál es un número de Reynolds bueno o normal?
No existe un valor universalmente «bueno»: depende de tu objetivo. En tuberías, \(Re < 2300\) es laminar, \(2300 \le Re < 4000\) es de transición y \(Re \ge 4000\) es turbulento. La mayoría de las redes de agua reales funcionan claramente en zona turbulenta (a menudo entre 10 000 y 500 000), porque la turbulencia mejora la mezcla y la transferencia de calor, mientras que el flujo laminar se prefiere en la microfluídica y en sistemas con baja pérdida de presión.
¿Cómo convierto entre cSt y m²/s, y entre cP y Pa·s?
Divide los centistokes entre un millón para obtener m²/s: \( 1\ \text{cSt} = 10^{-6}\ \text{m}^2/\text{s} \). Para la viscosidad dinámica, \( 1\ \text{cP} = 0.001\ \text{Pa·s} \). Para pasar de una viscosidad dinámica a una cinemática, divide entre la densidad: para el agua a 20 °C, \( 0.001\ \text{Pa·s} / 998\ \text{kg/m}^3 \approx 10^{-6}\ \text{m}^2/\text{s} = 1\ \text{cSt} \).
¿Debo usar la viscosidad cinemática o la dinámica en la fórmula?
Ambas sirven, siempre que las acompañes del numerador correcto. La viscosidad cinemática \(\nu\) va con \( Re = vD/\nu \); la viscosidad dinámica \(\mu\) exige la densidad y \( Re = \rho v D/\mu \). Un error habitual es dividir \(vD\) entre una viscosidad dinámica en Pa·s: eso da un valor mil veces menor de lo que corresponde para el agua. Si tu ficha de datos indica cP o Pa·s, busca también la densidad o cambia al modo de densidad/viscosidad dinámica.
¿Puedo usar esta calculadora para conductos no circulares o canales abiertos?
Sí, siempre que sustituyas el diámetro de la tubería por el diámetro hidráulico \( D_h = 4A/P \), donde \(A\) es el área de la sección de paso y \(P\) el perímetro mojado. En una tubería circular completamente llena, \(D_h\) coincide con el diámetro interior. Ten en cuenta que los números de Reynolds críticos 2300 y 4000 están calibrados para tuberías circulares; otras geometrías y flujos externos (placas planas, esferas, perfiles aerodinámicos) emplean longitudes características y umbrales distintos.
Mi dato es un caudal, no una velocidad: ¿cómo lo convierto?
Divide el caudal volumétrico \(Q\) entre el área de la sección transversal de la tubería: \( v = Q/(\pi D^2/4) \). Por ejemplo, 0.2 m³/s en una tubería de 100 mm da \( v = 0.2/0.00785 \approx 25.5\ \text{m/s} \). Comprueba que \(D\) sea el diámetro interior real y no el diámetro nominal de la tubería, pues el grosor de la pared puede variarlo en un 10–20 %.
¿Cuáles son los errores más comunes al calcular el número de Reynolds?
Los fallos más frecuentes son: usar el diámetro nominal o exterior en lugar del interior; mezclar sistemas de unidades (por ejemplo, pulgadas con m²/s); introducir la viscosidad dinámica donde se espera la cinemática; y olvidar la temperatura, ya que la viscosidad de los líquidos puede variar varios puntos porcentuales por cada °C. Recuerda además que el resultado solo tiene sentido para flujo estacionario de un fluido newtoniano: los flujos pulsantes o los lodos necesitan definiciones modificadas.