Calculadora de caudal en tuberías

El análisis del flujo en tuberías relaciona la geometría del conducto, las propiedades del fluido y su velocidad con magnitudes empleadas para dimensionar bombas, comprobar la capacidad de las instalaciones y estimar pérdidas de energía. Esta calculadora supone un flujo estacionario de un fluido newtoniano incompresible en una tubería circular, recta y llena. Primero convierte el diámetro y la rugosidad de milímetros a metros para trabajar con una base SI coherente. El área transversal es pi por el diámetro al cuadrado dividido entre cuatro, y el caudal volumétrico es esa área por la velocidad media. El caudal mostrado se convierte de metros cúbicos por segundo a litros por segundo para facilitar la lectura. El número de Reynolds compara los efectos inerciales y viscosos. Se calcula multiplicando densidad, velocidad y diámetro, y dividiendo entre la viscosidad dinámica. Los valores inferiores a unos 2,300 suelen indicar flujo laminar; los superiores a unos 4,000, flujo turbulento. El intervalo intermedio es de transición: las perturbaciones, los accesorios, las condiciones de entrada y las imperfecciones superficiales pueden influir mucho. Reynolds es adimensional y permite comparar sistemas geométricamente semejantes aunque cambien su escala, fluido o velocidad. La pérdida de presión se estima con la ecuación de Darcy-Weisbach, que multiplica el factor de fricción de Darcy por la relación entre longitud y diámetro y por la presión dinámica. Para flujo laminar se usa la relación exacta de tubería circular: 64 dividido entre Reynolds. Para flujo turbulento se utiliza la aproximación explícita de Swamee-Jain, que incorpora Reynolds y la rugosidad relativa. Esta aproximación reproduce de cerca la ecuación de Colebrook en rangos habituales de ingeniería sin requerir una solución iterativa. La pérdida de presión se muestra en kilopascales. La rugosidad representa la altura característica de las irregularidades interiores, no la variación total del diámetro. Los tubos nuevos de plástico o estirados son muy lisos; el acero comercial, el concreto y las tuberías envejecidas pueden ser mucho más rugosos. Los valores publicados son estimaciones y pueden no reflejar corrosión, depósitos, uniones, curvas, válvulas o variaciones de fabricación. Los sistemas reales también tienen pérdidas locales por accesorios y cambios de sección; aquí no se incluyen y deben añadirse mediante coeficientes de pérdida al diseñar una red completa. Usa los resultados como estimación preliminar de ingeniería con un método transparente. Confirma las propiedades a la temperatura de operación, ya que la densidad y, especialmente, la viscosidad pueden variar mucho. Para gases, grandes cambios de presión, conductos no circulares, canales abiertos, fluidos no newtonianos o diseños críticos para la seguridad, emplea un modelo adecuado y contrástalo con las normas aplicables y el rendimiento medido.