El número Reynolds (Re) es un valor adimensional que se utiliza para predecir si el flujo de fluido en una tubería será laminar, transicional o turbulento. En el lavado con aceite, el número Reynolds es importante porque el flujo turbulento mejora la capacidad de desalojar y transportar la contaminación a los filtros en lugar de dejar que las partículas se asienten en regiones de baja velocidad. El objetivo no es simplemente lograr «algo de turbulencia», sino la suficiente turbulencia para mantener los contaminantes en movimiento.
Para utilizar el número Reynolds de forma eficaz en los procedimientos de lavado, es útil comprender cómo se calcula y qué parámetros son relevantes. El número Reynolds se calcula multiplicando la velocidad media del fluido por el diámetro interior de la tubería y dividiendo el resultado entre la viscosidad cinemática del fluido: Re = (V·D)/ν. Si solo se dispone del caudal (Q), primero se debe convertir a velocidad (V = Q/A) o utilizar la ecuación en términos de caudal.
Figura 1: Fórmulas para calcular el número Reynolds
Para quienes prefieran hacer el cálculo manual, pueden usar las fórmulas que se muestran en la Figura 1; alternativamente, hay muchas calculadoras disponibles en forma de aplicación o a través de un motor de búsqueda.
Los regímenes de flujo se clasifican según el número Reynolds. A continuación, una regla práctica para el flujo interno en tuberías:
- Laminar: Re < 2000 (flujo suave y constante)
- Transición: Re 2000 – 4000
- Turbulento: Re > 4000 (flujo caótico)
Lograr un flujo turbulento (a veces llamado flujo caótico) suele ser esencial para desalojar y eliminar eficazmente los contaminantes de las tuberías y los reservorios de los sistemas. Por esta razón, muchos fabricantes de equipo original (OEM. por sus siglas en inglés) y procedimientos de la industria utilizan un número Reynolds (Re) ≥ ~4000 como objetivo mínimo de turbulencia que debe alcanzarse durante las actividades de lavado.
Sin embargo, fijar como objetivo este mínimo específico puede ser una meta imprecisa para los proveedores de servicios y los clientes que intentan realizar estas actividades por sí mismos.
El lavado con aceite a alta velocidad sirve principalmente para eliminar contaminantes como la acumulación de hidrocarburos (lodos), materiales extraños procedentes de la instalación o el mantenimiento, o residuos derivados de fallas en la maquinaria.
La clave para un lavado exitoso reside en la velocidad del flujo (y la turbulencia resultante), no en la presión. La presión es principalmente consecuencia de las restricciones y del flujo requerido. Si bien la presión puede presentarse de forma natural en tuberías de pequeño diámetro debido a los requisitos de flujo, lograr un flujo adecuado es fundamental.
Para garantizar el máximo flujo y un mayor número Reynolds (Re), debe:
- Eliminar las restricciones, como las placas de orificio.
- Instalar puentes/derivaciones temporales (vea la figura 2) alrededor de las válvulas de control en línea, válvulas direccionales u otros componentes críticos que restringen el flujo.
- Derivar el flujo de los componentes que no deberían estar expuestos a los residuos del lavado, incluidos los rodamientos, cojinetes, las cajas de engranajes y las bombas de refuerzo.
El problema del flujo subóptimo
La Figura 3 ilustra cómo el flujo turbulento afecta la contaminación a un número Reynolds de 4000. Utilizando una tubería de pared lisa con partículas sueltas y agua se observa que con un flujo a Re = 4000 es insuficiente para recoger y transportar eficazmente los materiales de regreso al sistema de filtración o al depósito.
En un sistema de lubricación centralizado real, este problema es aún peor. Las partículas se adherirían a las superficies aceitosas, alojándose en imperfecciones de las tuberías, codos a 90 grados o reducciones. Este flujo turbulento inadecuado da como resultado:
- Tiempos de lavado significativamente más prolongados.
- Riesgo de dejar material que pueda dañar severamente los componentes críticos del sistema.
Figura 3 – El fluido circula a un número Reynolds de 4000 y aun así la contaminación suelta se encuentra en el fondo de la tubería
Orientado a la acción y conciso
Durante más de 30 años en la industria, hemos asesorado a clientes sobre la diferencia crítica entre el mínimo de Re= 4000 ampliamente referenciado y el mínimo de Re= 10000 más efectivo (Figura 4) para propósitos de lavado.
Si bien en nuestro campo persiste la retórica en torno a lograr un flujo turbulento mínimo o un número Reynolds de 4000, nosotros preferimos apuntar mucho más alto.
Ejemplo de aplicación: El uso de un sistema de lavado de 8000 litros por minuto con un cabezal de tubería de 150 mm y lubricante ISO VG 32 a 65 °C puede alcanzar un número Reynolds (Re) muy superior a 20,000 (el valor exacto depende del diámetro interno real de la tubería y de la viscosidad cinemática del aceite a esa temperatura).
Procedimientos para el lavado con aceite a alta velocidad
Lograr el flujo turbulento adecuado es crucial para un lavado con aceite a alta velocidad exitoso. Se recomienda encarecidamente contratar a un proveedor de servicios profesional que pueda incorporar y calcular con precisión los caudales necesarios en su proceso.
Un proveedor de confianza le proporcionará procedimientos escritos y completos que abarquen la documentación clave y los siguientes aspectos técnicos:
- Alcance del trabajo: Descripción general completa del proyecto.
- Criterios de limpieza:
- Medios de inspección
- Estándar de limpieza ISO
- Capacidad para efectuar pruebas en sitio
- Pasos del proceso:
- Páginas de firma para la aceptación del procedimiento y la finalización del proceso
- Documentación para cualquier desviación y autoridad de aprobación
- Factores de seguridad
- Equipos y caudales:
- Tamaño del filtro y Tasa beta
- Materiales para efectuar la derivación (Bypass)
- Trayectoria del flujo de lavado:
- Diagramas marcados
Técnicas para aumentar la turbulencia
Para facilitar aún más la eliminación de la contaminación, considere estas técnicas para lograr turbulencia dentro de la tubería:
Ayudas mecánicas: Utilice vibradores neumáticos o golpee la tubería con mazos de goma para aflojar materiales atascados e inducir turbulencias.
Inyección de nitrógeno: Introduzca burbujas de nitrógeno (inyección) al inicio del proceso de purga. Estas finas y volátiles burbujas generan un movimiento turbulento que desprende los contaminantes y los arrastra fuera del sistema.
Asesoramiento profesional
Ante cualquier duda, consulte a un profesional del sector de la limpieza de tuberías. Asegúrese de verificar las referencias, visitar sus instalaciones, inspeccionar su equipo, hacer preguntas pertinentes y exigir un procedimiento escrito formal antes de la ejecución del trabajo.
Larry Jordan. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América