Um filete d'água e o número de Reynolds

Detalhe, o escoamento em um cilindro.
Regiões laminares e turbulentas.

Um pouco de física e quanto podemos observar o fascinante cosmos e dominarmos as coisas com razão, neste post ensaio e relembro um pouco de mecânica dos fluidos.

Vendo a água da torneira da pia escoar um "filete macio d'água" lembrei-me das aulas de Máquinas de Fluxo onde aprendi sobre o número de Reynolds que antecede os estudos de perda de energia de pressão ao longo de uma tubulação, detalhes do curso de engenharia.

O físico britânico Osborn Reynolds (1842-1912) não só observou mas parametrizou esses fenômenos dos fluidos, provou ele que existem três regimes que os fluidos escoam: laminar, transiente e turbulento.

O laminar é o que observamos em filetes de torneiras pouco abertas ou naqueles cogumelos d'água que ornamentam alguns chafarizes, arrisco até uma linguagem semiótica de tranquilidade e equilíbrio tanto que o nosso corpo tem todos os fluidos nesse regime.

O transiente é uma fase onde o regime laminar começa a se perturbar indo para um regime turbulento

O turbulento já é quando abrimos a torneira toda ou quando o regime passa a ficar perturbado, já se fala aqui de escalas industriais ou fenômenos da natureza como tempestades.

Regime laminar:  v, D, mi e rho
devem se harmonizar para que o Re seja menor que 2100.

Isso foi parametrizado pelo físico e é aplicado a qualquer fluido, seja água, óleo, mel, petróleo, ar etc.

Tal número (Re) é adimensional uma vez que todos os elementos que o resultam anulam suas unidades, foi observado que:

Re menor que 2100 resulta em regime laminar.

Re de 2100 a 4800 em transiente.

Re maior que 4800 em turbulento. Esse é o mais comum quando se trata de máquinas encontrando valores acima de um milhão.

A física observa algumas características dos fluidos como:

v  = velocidade média do fluido (espaço¹/tempo¹)

D = longitude característica do fluxo ou diâmetro do tubo (espaço¹)

mi (letra grega) = viscosidade dinâmica do fluido ([massa/(tempo¹ x espaço¹)] ou [(força x tempo¹)/ espaço²] a segunda mais rara; é uma unidade bem incomum, apesar de viscosidade nos soar familiar) 

rho (letra grega)  = massa específica do fluido (massa/espaço³, que não é densidade)

A viscosidade (mi) dada por:
[massa/(tempo¹ x espaço¹)]
conta no regime de escoamento.

O número de Reynolds é = (rho . v . D . mi^-1).

massa/espaço³ . espaço¹/tempo¹ . espaço¹ . (massa/(tempo¹ x espaço¹))^-1 = 1, ou seja, não sobrou nenhuma unidade, Re é adimensional.
Também pode ser entendido como força inercial dividida por força de viscosidade, ou seja, força por força é igual a 1.

O número que der dirá se o regime é laminar, transiente ou turbulento para qualquer fluido.

Essa será a base de dados para uma série cálculos e gráficos que em estudos de tubulações por exemplo, serve como elemento que dirá o quanto de energia o transporte de um fluido perde ao percorrer uma tubulação, ou seja, a turbulência gera atrito nas paredes que se transforma em modalidades derivadas como deformação ou calor, afinal a lei de Lavoisier é das mais supremas, a energia que entra é a somatória das energias que saem.

O curioso desse número é que foi descoberto por contemplação da água que escoa e uma fascínio pela hidrodinâmica. Contrário a nossa linguagem quotidiana desatenta que vê a água como parte dos nossos processos mais prosaicos como lavar pratos, tomar banho, beber etc, o físico britânico  formulou uma série de analogias entre características que a física observa nos fluidos e formou as bases das mecânicas dos fluidos que hoje nos permite o domínio desde caldeiras a aviação nas fluidodinâmicas computacionais.

Deus, o mundo e nós mesmos fazem as coisas mais interessantes em nossa História e devem estar em constante harmonia em nossas mentes, neste post tratei um pouco do mundo, mas queira um dia poder cruzar a metafísica escolásticas com a sabedoria de Hugo de São Vitor para extrair o máximo de glória que tais coisas cantam, afinal como observado, nossas proporções corpóreas permitem que os fluidos de nosso organismo estejam alinhados em um regime laminar, que mais se relaciona a isso?

Limito-me aos regimes de escoamento, essa área de mecânica dos fluidos é bem complexa e em constante observação, me despeço. 

Todos os santos jesuítas, rogai por nós.

Mateus R. C. de Paula.