Sobre el cálculo de la velocidad de flujo
La calculadora determina la velocidad media del flujo de agua, aire o gas en una tubería o conducto a partir del caudal volumétrico y la sección interna. El cálculo se usa para una comprobación rápida de las condiciones de funcionamiento y para una selección preliminar del diámetro o de las dimensiones del conducto. El resultado sirve como estimación inicial antes de un cálculo hidráulico o aerodinámico completo de la red.
Orientaciones y recomendaciones
Modelo de cálculo y supuestos
Velocidad media se considera uniforme en toda la sección. En este cálculo no se incluyen el perfil de velocidades, la rugosidad de la pared, las resistencias locales ni las pérdidas de presión.
Caudal volumétrico se interpreta como el caudal que usted introduce en las unidades seleccionadas. Para aire y gas, es el caudal volumétrico bajo las condiciones en las que lo especifica. No se consideran la compresibilidad ni los cambios de densidad a lo largo de la longitud.
Geometría se basa en dimensiones internas. Para sección circular se usa el diámetro interior D en mm. Para sección rectangular se usan las dimensiones internas A y B en mm.
Paso 1. Área de paso
Sección circular se calcula con el diámetro interior D, mm. La conversión de mm2 a m2 se realiza dividiendo entre 1 000 000.
S = (π · D² / 4) / 1 000 000
Sección rectangular se calcula con las dimensiones internas A y B, mm. La conversión de mm2 a m2 se realiza dividiendo entre 1 000 000.
S = (A · B) / 1 000 000
Unidades: S queda en m2 cuando las dimensiones se introducen en mm.
Paso 2. Conversión del caudal a m³/s
Conversión de unidades se realiza multiplicando el caudal introducido q por el factor de conversión k a m3/s para la unidad seleccionada.
Q = q · k
- m³/h: k = 0.0002777778 (1/3600).
- L/s: k = 0.001 (1 L = 0.001 m³).
- L/min: k = 0.0000166667 (0.001/60).
- m³/s: k = 1.
- m³/min: k = 0.0166667 (1/60).
Paso 3. Velocidad del flujo
Fórmula principal vincula el caudal volumétrico y el área. La velocidad v se obtiene en m/s.
v = Q / S
Redondeo se realiza a 0.01 m/s.
Cómo interpretar el resultado
Para agua se suelen usar orientaciones de 0.3-1.0 m/s para sistemas más silenciosos y 0.6-2.0 m/s cuando se aceptan pérdidas de presión mayores. Con una velocidad demasiado alta suelen aumentar el ruido y las pérdidas de presión. Con una velocidad demasiado baja puede empeorar el autolimpieza y puede ser más difícil alcanzar la circulación requerida.
Para aire en ventilación, son comunes 2-5 m/s en ramales hacia estancias y 4-8 m/s en conductos principales. A velocidades más altas suele aumentar el ruido y se endurecen las exigencias acústicas. Para una verificación precisa, se calculan además las pérdidas de presión y se comprueban niveles de ruido admisibles.
Para gases los valores típicos dependen de la presión, las pérdidas admisibles y los requisitos de seguridad. Este cálculo es útil como primera comprobación, pero el diseño suele requerir el cálculo de pérdidas de presión y la verificación de las condiciones de funcionamiento del equipo.
Normas y documentos europeos relacionados
- EN 806 «Especificaciones para instalaciones interiores que conducen agua destinada al consumo humano».
- EN 16798 «Eficiencia energética de los edificios. Ventilación de edificios».
- EN 12599 «Ventilación de edificios. Procedimientos de ensayo y métodos de medición para la entrega de sistemas de ventilación y aire acondicionado instalados».
- EN 13480 «Tuberías industriales metálicas».
- ISO 5167-1 «Medición del caudal de fluidos mediante dispositivos de presión diferencial insertados en conducciones de sección circular que funcionan llenas».
FAQs
¿Por qué la velocidad se calcula como v = Q / S?
El caudal volumétrico Q indica qué volumen pasa en 1 segundo. El área S es la sección por la que circula el flujo. Al dividir se obtiene la velocidad media del flujo en m/s.
¿Cuál es la diferencia entre la velocidad media y la velocidad en el centro?
En un flujo real la velocidad no es uniforme en la sección. Suele ser mayor en el centro y menor cerca de las paredes. La calculadora proporciona la velocidad media, adecuada para una estimación inicial y una selección preliminar de dimensiones.
En una tubería circular, ¿qué afecta más a la velocidad, el caudal o el diámetro?
La velocidad es directamente proporcional al caudal. En una sección circular el área es proporcional a D², por lo que un pequeño aumento del diámetro reduce de forma apreciable la velocidad con el mismo caudal.
¿Por qué puede variar la velocidad en un conducto rectangular con el mismo caudal?
La velocidad depende solo del área de la sección. Distintas combinaciones A×B dan áreas S diferentes. Por eso, con el mismo caudal Q, la velocidad cambia.
¿Basta la velocidad para confirmar que el tamaño está bien seleccionado?
La velocidad es una orientación rápida, pero la selección final suele verificarse por pérdidas de presión y nivel de ruido. En sistemas de ventilación y tuberías, a menudo se calculan además pérdidas por fricción y resistencias locales.