CROMATOGRAFIA LÍQUIDA

1. INTRODUÇÃO

1.1 Experiência de Reynolds

No dia a dia é comum fazermos uso de expressões do tipo “o avião enfrentou muita turbulência”, “as águas do rio estavam turbulentas”, etc., no sentido de transmitir a idéia de um movimento caótico e desordenado de um fluido. O movimento turbulento de um fluido foi claramente definido a partir de 1883, quando Reynolds publicou os resultados do clássico experimento em dutos. O aparato consistia de um duto de vidro com entrada em contração gradual, imerso num tanque com água com paredes laterais de vidro que permitiam a visualização do escoamento através do duto, uma vez tendo sido injetado corante contido em um reservatório. Variando a velocidade do escoamento no duto, por meio de uma válvula acionada por uma alavanca, Reynolds descreve dois tipos contrastantes de movimento: retilíneo e sinuoso (ou laminar e turbulento). Nas palavras de Reynolds: “O movimento interno da água assume essencialmente uma ou outra de duas formas distintas – ou os elementos do fluido seguem uns aos outros ao longo de linhas de movimento que os conduzem da maneira mais direta aos seus destinos, ou eles redemoinham em trajetórias sinuosas mais indiretamente possível”. A Figura 1 apresenta uma reprodução dos esquemas feitos por Reynolds dos movimentos por ele observados: laminar (a), turbulento (b) e (c) visualização da condição (b) com faísca elétrica. Essa última condição mostra que o movimento turbulento é, na realidade, composto por um conjunto de redemoinhos coerentes. Os estudos de visualização do escoamento com corante realizado por Reynolds mostra que, para uma faixa de velocidades do escoamento, diâmetro de duto e viscosidades, a transição laminar-turbulenta ocorria aproximadamente para um mesmo valor do número adimensional que recebeu seu nome.

μ ρ.v.D

ReReynoldsdeNúmero  

Onde  é a massa específica do fluido,  é a viscosidade dinâmica, v é a velocidade do fluido e D é o diâmetro interno do duto.

Na maioria das situações práticas de escoamentos no interior de dutos, as faixas de número de Reynolds normalmente aceitas para a ocorrência destes três movimentos são as seguintes: Re < 2300, movimento laminar; 2300 < Re < 4000, movimento de transição; Re > 4000, movimento turbulento.

A Figura 2 apresenta tomadas fotográficas do escoamento de água com injeção de corante em um duto nos regimes laminar, de transição e turbulento. No regime laminar, o corante não se difunde na água. Quando Re excede pouco o valor crítico de 2300, o filete de corante inicialmente oscila, apresentando, mais adiante, alguns surtos irregulares de redemoinhos, características do regime de transição. No regime turbulento, se estabelece uma mistura de redemoinhos devido ao desenvolvimento da turbulência.

A contribuição de Reynolds foi marcante para o avanço da Mecânica dos Fluidos, pelas seguintes razões: 1. Por meio da técnica de visualização de escoamento, ele descobriu o comportamento do fluido nos movimentos laminar e turbulento, estabelecendo as características qualitativas de ambos; 2. Com o descobrimento do Número de Reynolds,