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Caudal de agua a través de una tubería
Calcule fácilmente el caudal volumétrico de una tubería (también llamado caudal de descarga) dadas sus dimensiones y una diferencia de presión entre sus extremos o la velocidad del líquido o gas que circula por ella. La calculadora de caudal también puede calcular el caudal másico de un fluido si se conoce su densidad. La entrada y la salida admiten unidades de medida métricas e imperiales.
Esta calculadora de caudal de tuberías calcula el caudal volumétrico (tasa de descarga) de un gas o fluido (líquido) que atraviesa una tubería redonda o rectangular de dimensiones conocidas. Si la sustancia es un líquido y se conoce su densidad volumétrica, la calculadora también mostrará el caudal másico (se necesita más información para calcularlo en el caso de los gases y actualmente no se admite).
En el modo de diferencia de presión, la calculadora requiere la introducción de la presión antes de la tubería (o venturi, boquilla u orificio) y en su extremo, así como su sección transversal, por ejemplo, la presión y el diámetro para una tubería redonda. Las unidades de entrada soportadas incluyen pascales (Pa), bares, atmósferas, libras por pulgada cuadrada (psi), y más para la presión y kg/m-s, N-s/m2, Pa-s, y cP (centipoise) para la viscosidad dinámica.
Calculadora de caudal de tuberías
Sirve para calcular la velocidad del agua en una tubería. Una tubería más grande es más cara, pero mantener la velocidad del agua baja es importante para limitar las pérdidas de presión debidas a la fricción, el golpe de ariete y el movimiento de la tubería debido a los cambios de impulso del agua dentro de la misma. Utilice la segunda forma para calcular el diámetro interior de una tubería a una velocidad del agua de 5 pies/seg. 5 pies/seg es un umbral de velocidad un tanto arbitrario que algunos diseñadores utilizan porque más allá de él las pérdidas por fricción, el peligro de golpes de ariete y el movimiento de la tubería debido a los cambios de impulso del agua se consideran demasiado elevados. Este umbral de 1,5 m/s es un método sencillo para seleccionar el tamaño de las tuberías, pero un método mejor es utilizar las pérdidas de presión admisibles debidas a la fricción y al cambio de elevación e incluir protecciones contra el golpe de ariete y el movimiento de las tuberías en las zanjas (bloqueo). Por ejemplo, las mayores pérdidas por fricción en una tubería que va cuesta abajo pueden ser admisibles o incluso deseables.
Calcular el caudal a partir de la presión y el diámetro
donde V es el volumen y t es el tiempo transcurrido. La unidad del SI para el caudal es m3/s, pero hay otras unidades de Q de uso común. Por ejemplo, el corazón de un adulto en reposo bombea sangre a una velocidad de 5,00 litros por minuto (L/min). Nótese que un litro (L) es 1/1000 de un metro cúbico o 1000 centímetros cúbicos (10-3 m3 o 103 cm3). En este texto utilizaremos las unidades métricas que sean más convenientes para una situación determinada.
Figura 1. El caudal es el volumen de fluido por unidad de tiempo que pasa por un punto a través del área A. Aquí el cilindro sombreado de fluido pasa por el punto P en una tubería uniforme en el tiempo t. El volumen del cilindro es Ad y la velocidad media es [latex]\overline{v}=d/t\\\[/latex] de modo que el caudal es [latex]Q=\text{Ad}/t=A\\\v}\\\\\\\t[/latex] .
El caudal y la velocidad son magnitudes físicas relacionadas, pero muy diferentes. Para aclarar la distinción, piensa en el caudal de un río. Cuanto mayor sea la velocidad del agua, mayor será el caudal del río. Pero el caudal también depende del tamaño del río. Un arroyo rápido de montaña lleva mucha menos agua que el río Amazonas en Brasil, por ejemplo. La relación exacta entre el caudal Q y la velocidad [latex]\bar{v}\\\}[/latex] es
Calcular la presión del agua
Puedes calcular el caudal, el volumen y la presión de un depósito de agua utilizando fórmulas de la física. El volumen es la cantidad de espacio que ocupa un objeto, y puede medirse en litros, galones o metros cúbicos. El caudal es la velocidad a la que un determinado volumen de líquido pasa por una abertura; puede medirse en litros por segundo o galones por minuto. La presión es la cantidad de fuerza por unidad cuadrada de superficie, y se mide en libras por pulgada cuadrada (psi) o newtons por metro cuadrado (pascales).
Mida el número de litros o galones que hay en el recipiente y divida ese número por 15. Esto da el caudal en litros por segundo o galones por segundo. La fórmula es F = V/T, donde F es el caudal, V es el volumen y T es el tiempo.
Utilice la fórmula de la presión hidrostática P = pgh, donde p es la densidad del agua en kg por metro cúbico, g es la constante de aceleración gravitacional, h es la altura del agua sobre la válvula en metros y P es la presión en pascales.
La altura del agua en un depósito es de 4 metros por encima de la válvula. Aplicando la fórmula de la presión hidrostática se obtiene P = (1.000)(9,81)(4) = 39.240 pascales. En libras por pulgada cuadrada, la presión es de 39.240/6.894,76 = 5,69 psi.