Diagrama de pérdida por fricción en conductos de aire: Pa/m, caudal y tamaño

Descripción general

La pérdida por fricción en conductos de aire es la caída de presión por unidad de longitud de conducto recto causada por la fricción entre el aire en movimiento y la pared del conducto. El diagrama estándar le permite estimar Pa/m a partir del caudal y el diámetro del conducto; la calculadora de conductos de aire proporciona un cálculo reproducible de Darcy–Weisbach para el mismo problema de conducto recto.

Los sistemas HVAC de confort típicos limitan la velocidad del aire a alrededor de 5 m/s para controlar el ruido y el consumo de energía. Los sistemas industriales de mayor velocidad pueden permitir 10–25 m/s pero generan pérdidas por fricción proporcionalmente mayores y requieren más potencia del ventilador.

¿Qué significan e, Dh y Re en una fórmula de fricción en conductos?

Estos símbolos aparecen comúnmente cuando un diagrama de fricción en conductos se traduce a una ecuación:

• $e$ o $\varepsilon$ es la rugosidad absoluta de la pared interior, en metros.
• $D_h$ es el diámetro hidráulico, $4A/P$; para un conducto circular equivale al diámetro interior.
• $Re$ es el número de Reynolds, $\rho v D_h/\mu$, que indica si el flujo es laminar o turbulento.
• $f$ es el factor de fricción de Darcy utilizado en la ecuación de caída de presión de Darcy–Weisbach.

Para conductos rectangulares, utilice el diámetro hidráulico en lugar de sustituir solo el lado largo o el lado corto. Consulte las referencias de la ecuación de Darcy–Weisbach, el número de Reynolds y el diámetro equivalente para las definiciones relacionadas.

Fórmulas Clave

Pérdida por Fricción de Darcy–Weisbach

$\frac{\Delta p}{L} = f \cdot \frac{\rho \, v^2}{2 \, D}$

Esta es la ecuación fundamental para la pérdida de presión debida a la fricción en una sección de conducto recto.

Caída de Presión Total

$\Delta p = \frac{\Delta p}{L} \times L$

Multiplique la pérdida por fricción por metro por la longitud del conducto para obtener la caída de presión total por fricción.

Velocidad del Aire a partir del Caudal

$v = \frac{Q}{A} = \frac{4 \, Q}{\pi \, D^2}$

Convierte el caudal volumétrico en velocidad media del aire para un conducto circular de diámetro $D$.

Variables

Ejemplo: Conducto de 500 mm a 1 m³/s

Utilizando el diagrama estándar de pérdida por fricción para un conducto principal de 500 mm con un flujo de aire de 1 m³/s en un sistema de confort (velocidad del aire limitada a 5 m/s):

• Tasa de pérdida por fricción: 0.55 Pa/m (0.055 mm H₂O/m)
• En 20 m de conducto: $\Delta p = 0.55 \times 20 = 11$ Pa

Diagrama fuente y ruta de cálculo

El diagrama fuente original se retiene a continuación como referencia visual. Utilice el ejemplo de 500 mm / 1 m³/s y la calculadora en esta página para una verificación numérica rastreable; no interpole un gráfico de mapa de bits más precisamente de lo que su escala permita.

Convertidor de Unidades

Imágenes de Fuentes Originales

Las siguientes imágenes de fuentes originales se conservan para evitar perder material de referencia visual. Cuando una imagen contiene datos de gráficos o tablas, sus valores extraídos se representan en las tablas de la página, calculadoras o gráficos interactivos; las imágenes restantes se retienen como referencias visuales de fuentes.

Notas de Ingeniería

• Lectura de diagramas. Los gráficos estándar de pérdida por fricción utilizan escalas logarítmicas para la velocidad, el diámetro y la caída de presión. Alinee una regla recta a través de los valores conocidos (flujo y diámetro) para leer la pérdida por fricción directamente.
• Corrección de densidad del aire. Los diagramas se dibujan típicamente para aire estándar a ρ = 1.2 kg/m³ (20 °C, 101.3 kPa). Para altitudes o temperaturas significativamente diferentes del estándar, multiplique la pérdida por fricción leída por la relación ρ_actual / 1.2.
• Límites de velocidad. Los sistemas de confort generalmente limitan la velocidad del ducto principal a 5–6 m/s y los ductos de rama a 3–4 m/s para limitar el ruido. Los sistemas industriales pueden operar a 12–25 m/s.
• Material del ducto. El factor de fricción depende de la rugosidad de la superficie interior. La lámina de metal galvanizado (rugosidad ~0.15 mm) es el material de referencia. Los ductos flexibles y los ductos revestidos tienen mayores pérdidas por fricción.
• Accesorios y curvas. El diagrama de pérdida por fricción cubre solo ductos rectos. Los codos, tes, compuertas y transiciones añaden pérdidas dinámicas que deben calcularse por separado utilizando métodos de longitud equivalente o coeficiente de pérdida.
• Relación de aspecto. Los ductos rectangulares se convierten a un diámetro circular equivalente utilizando el concepto de diámetro hidráulico para búsquedas en diagramas.

Referencias

• Diagrama de Pérdida por Fricción en Conductos de Aire – Engineering ToolBox