Número capilar

En dinámica de fluidos , el número capilar ( Ca ) es una magnitud adimensional que representa el efecto relativo de las fuerzas de arrastre viscoso frente a las fuerzas de tensión superficial que actúan a través de una interfaz entre un líquido y un gas , o entre dos líquidos inmiscibles . Junto con el número de Bond , comúnmente denotado${\displaystyle \mathrm {Bo} }$, este término es útil para describir las fuerzas que actúan sobre un frente de fluido en medios porosos o granulares , como el suelo. ^{[ 1 ]} El número capilar se define como: ^{[ 2 ] [ 3 ]}

${\displaystyle \mathrm {Ca} ={\frac {\mu V}{\sigma }}}$

dónde${\displaystyle \mu }$es la viscosidad dinámica del líquido,${\displaystyle V}$es una velocidad característica y ${\displaystyle \sigma }$es la tensión superficial o tensión interfacial entre las dos fases fluidas.

Al ser una magnitud adimensional, el valor del número capilar no depende del sistema de unidades. En la industria petrolera, el número capilar se denota${\displaystyle N_{c}}$en lugar de${\displaystyle \mathrm {Ca} }$. ^{[ 4 ]}

Para números capilares bajos (una regla general indica menos de 10⁻⁵ ⁾ , el flujo en medios porosos está dominado por las fuerzas capilares , ^{[ 5 ]} mientras que para números capilares altos las fuerzas capilares son insignificantes en comparación con las fuerzas viscosas. El flujo a través de los poros en un yacimiento de petróleo tiene valores de número capilar del orden de 10⁻⁶ ^, mientras que el flujo de petróleo a través de una tubería de perforación de pozo petrolífero tiene un número capilar del orden de la unidad. ^{[ 4 ]}

El número capilar juega un papel en la dinámica del flujo capilar ; en particular, rige el ángulo de contacto dinámico de una gota en movimiento en una interfaz. ^{[ 6 ]}

Los flujos multifásicos se forman cuando dos o más fluidos parcialmente o inmiscibles se ponen en contacto. ^{[ 7 ]} El número capilar en el flujo multifásico tiene la misma definición que la formulación del flujo simple, la relación entre las fuerzas viscosas y superficiales, pero tiene el efecto adicional (?) de la relación de las viscosidades de los fluidos: 

${\displaystyle \mathrm {Ca} ={\frac {\mu V}{\sigma }},{\frac {\mu }{\hat {\mu }}}}$

dónde${\displaystyle \mu }$y${\displaystyle {\hat {\mu }}}$son la viscosidad de las fases continua y dispersa respectivamente. ^{[ 7 ]}

Los microflujos multifásicos se caracterizan por la relación entre las fuerzas viscosas y superficiales, el número capilar (Ca) y la relación de las viscosidades de los fluidos: ^{[ 7 ]}

${\displaystyle \mathrm {Ca} ={\frac {\mu V}{\sigma }}}$y${\displaystyle {\frac {\mu }{\hat {\mu }}}.}$

• Número de bono
• Número de Reynolds
• Presión capilar
• Número de Froude