Calculadora de velocidad de líquidos


Herramientas de ingeniería — Análisis de flujo

Calculadora de
velocidad del líquido

Dos calculadoras en una: encuentre la velocidad de salida a través de un orificio de boquilla rociadora a partir del caudal y el diámetro del orificio, o encuentre la velocidad de flujo a través de una tubería de suministro. El número de Reynolds y el régimen de flujo (laminar, transicional o turbulento) se calculan automáticamente.

Orificio de la boquilla — Velocidad de salida
Caudal medido o de catálogo a la presión de operación
Diámetro interno de la abertura del orificio de la boquilla
0.031" 0.047" 0.062" 0.094" 0.125"

Propiedades del líquido (para el número de Reynolds)
Densidad relativa vs. agua a 60°F. Agua = 1.000
GE
Agua Etanol Ácido ligero Glicol H₂SO₄ 98%
Agua a 60°F ≈ 1.12 cSt. Agua a 140°F ≈ 0.47 cSt.
cSt
Agua a 60°F Agua a 104°F Agua a 140°F Agua a 20°C

Ingrese el caudal, el diámetro del orificio y las propiedades del líquido; luego, toque Calcular.

Velocidad de salida del orificio
pies/s
Velocidad de salida en el orificio (teórica)
Velocidad de salida — m/s
Caudal (entrada)
Diámetro del orificio
Área del orificio
Número de Reynolds (Re)
Re
Valor teórico. La velocidad de salida real suele ser del 85 al 95% de esta cifra debido al coeficiente de descarga de la boquilla (Cd ≈ 0.85–0.95). Agregue las propiedades del líquido para una precisión total del número de Reynolds.
Tubería de suministro — Velocidad de flujo
Flujo total a través de la tubería — suma de todos los caudales de la boquilla si es un colector
Diámetro interno de la tubería de suministro o colector. Los programas de tuberías listan DI, no DE.
½" Sch40 ¾" Sch40 1" Sch40 1¼" Sch40 1½" Sch40 2" Sch40

Propiedades del líquido (para el número de Reynolds)
Agua = 1.000
GE
Agua Etanol Ácido ligero Glicol
Agua a 60°F ≈ 1.12 cSt
cSt
Agua a 60°F Agua a 104°F Agua a 140°F

Ingrese el caudal, el diámetro interior de la tubería y las propiedades del líquido; luego, toque Calcular.

Velocidad de flujo de la tubería
pies/s
Velocidad media de flujo en la tubería
Velocidad de la tubería — m/s
Caudal (entrada)
DI de la tubería
Área de la sección transversal de la tubería
Rango recomendado 2 – 10 pies/s
Número de Reynolds (Re)
Re
Estimación de planificación. La velocidad real de la tubería depende de los accesorios, las válvulas y las pérdidas de presión. Verifique la presión de suministro en la entrada de la boquilla bajo flujo de operación completo antes de finalizar las especificaciones.
Referencia

Fórmulas utilizadas

Velocidad a partir del caudal y el área de la sección transversal v = Q ÷ A     A = π × (d ÷ 2)²

v = velocidad (pies/s o m/s)  |  Q = caudal volumétrico  |  A = área de la sección transversal  |  d = diámetro

Esta fórmula se aplica tanto al orificio de la boquilla (velocidad de salida) como a la tubería de suministro (velocidad media de flujo). Para el orificio, la velocidad de salida teórica es mayor que la velocidad de salida real por un factor de 1/Cd, donde Cd es el coeficiente de descarga (típicamente 0.85–0.95 para boquillas rociadoras).

Número de Reynolds Re = v × d ÷ ν

Re = número de Reynolds (adimensional)  |  v = velocidad (m/s)  |  d = diámetro (m)  |  ν = viscosidad cinemática (m²/s)

El número de Reynolds predice si el flujo es laminar (capas suaves y ordenadas), transicional o turbulento (mezcla caótica). Para los orificios de las boquillas rociadoras, el flujo turbulento casi siempre está presente — Re a través de un orificio de pulverización es típicamente de 10,000 a 100,000+. Para las tuberías de suministro, mantener un flujo turbulento (Re > 4,000) asegura una buena mezcla y una distribución uniforme a las boquillas del colector.

Rangos de velocidad — Qué significan los números

2 – 10 pies/s Suministro de tubería — Rango objetivo El rango de velocidad recomendado para las tuberías de suministro del sistema de pulverización. Por debajo de 2 pies/s: riesgo de asentamiento de partículas y flujo a golpes en tuberías horizontales. Por encima de 10 pies/s: caída de presión elevada y posible erosión de los accesorios, especialmente en sistemas con sólidos en suspensión.
15 – 50 pies/s Orificio de la boquilla — Rango típico Velocidades de salida para la mayoría de las boquillas rociadoras de abanico plano y cono lleno estándar a una presión de funcionamiento de 20 a 100 PSI. Una mayor velocidad significa más energía cinética en la superficie objetivo, útil para la limpieza, pero acelera el desgaste del orificio en servicios abrasivos o de agua dura. Una velocidad de orificio muy baja (<10 pies/s) a menudo indica un orificio sobredimensionado para la presión de aplicación.
Más de 100 pies/s Lavado a alta presión Velocidades de salida para boquillas de lavado a presión y limpieza de alto impacto a 500-3,000+ PSI. A estas velocidades, la selección del material del orificio es crítica — se requiere carburo de tungsteno o cerámica para prevenir la erosión rápida. La eliminación de incrustaciones y pintura típicamente requiere velocidades de salida superiores a 100 pies/s para proporcionar suficiente energía de impacto en la superficie.

Número de Reynolds — Referencia de régimen de flujo

Número de Reynolds (Re) Régimen de flujo Características Importancia para los sistemas de pulverización Régimen
Re < 2,300 Laminar Flujo suave y ordenado en capas paralelas. Poca mezcla. Raramente visto en orificios de boquillas rociadoras. Puede ocurrir en aplicaciones de muy bajo flujo y alta viscosidad. Distribución de flujo no uniforme en colectores. Laminar
2,300 – 4,000 Transicional Flujo inestable que alterna entre laminar y turbulento. Caída de presión impredecible. Evitar en tuberías de suministro múltiple — la distribución del flujo entre las boquillas se vuelve inconsistente. Aumentar la velocidad de la tubería o reducir la viscosidad para pasar a régimen turbulento. Transición
4,000 – 50,000 Turbulento (moderado) Mezcla caótica en toda la sección transversal del flujo. Características de caída de presión consistentes. Típico para tuberías de suministro en sistemas de pulverización. Buena mezcla y distribución uniforme. Caída de presión predecible para cálculos de diseño del sistema. Turbulento
50,000 – 500,000 Turbulento (alto) Flujo turbulento completamente desarrollado. El factor de fricción se aproxima a una constante (régimen de tubería rugosa). Rango de Re típico para orificios de boquillas de pulverización a presiones de funcionamiento estándar. Alta estabilidad del chorro y características de patrón de pulverización consistentes. Turbulento
Re > 500,000 Totalmente turbulento Factor de fricción independiente de Re. Caída de presión máxima para el diámetro de la tubería. Boquillas de lavado a alta presión y aplicaciones de flujo muy alto. Aceleración significativa del desgaste del orificio. La velocidad de la tubería excede el rango recomendado para tuberías de suministro — reducir el tamaño de la tubería o aumentar el diámetro de la tubería. Turbulento