Pérdida de presión por fricción en conductos

Descripción General

La pérdida de presión por fricción en ductos (pérdida principal) es la caída de energía causada por el flujo de aire a través de la red de conductos. En ductos circulares de acero galvanizado con flujo turbulento, la pérdida por unidad de longitud depende del caudal de aire y del diámetro del ducto. Esta página cubre la fórmula empírica estándar, los datos de referencia para tamaños de ducto comunes y los límites prácticos de diseño.

Fórmulas Clave

Pérdida por Fricción en Ductos (Imperial)

$\Delta h = 0.109136 \times \frac{q^{1.9}}{d^{5.02}}$

donde $\Delta h$ está en pulgadas de columna de agua por cada 100 pies de ducto, $q$ es el caudal de aire en cfm, y $d$ es el diámetro interior del ducto en pulgadas.

Velocidad del Aire a partir del Caudal

$v = \frac{q}{A} = \frac{q}{\pi (d/2)^2}$

Para un ducto circular con diámetro $d$ en pulgadas y caudal $q$ en cfm, la velocidad en pies/min es:

$v = \frac{576 \, q}{\pi \, d^2}$

Diámetro Equivalente para Ductos Rectangulares

Para ductos no circulares, reemplace $d$ con el diámetro equivalente:

$d_e = 1.30 \times \frac{(a \cdot b)^{0.625}}{(a + b)^{0.25}}$

donde $a$ y $b$ son las dimensiones de los lados en pulgadas.

Variables

Datos de Referencia de Pérdida por Fricción

Pérdida de carga y velocidad del aire para ductos circulares de acero galvanizado con flujo de aire turbulento.

Calculadora de Velocidad del Aire

Estime la velocidad del aire en un ducto circular a partir del caudal y el tamaño del ducto.

Calculadora de unidades imperiales

La página original incluía una calculadora de unidades imperiales. Esta versión migrada calcula la velocidad del aire, la pérdida por fricción en conductos rectos por cada 100 ft, y la pérdida por fricción total para conductos de acero galvanizado redondo usando la ecuación fuente.

Calculadora de unidades SI

Esta calculadora SI es la misma ecuación con entradas métricas convertidas internamente a cfm y inches.

Convertidor de unidades

Tendencia de pérdida de fricción — Ducto de 10 in

La gráfica a continuación muestra cómo la pérdida de fricción aumenta rápidamente con el flujo de aire en un ducto de 10 pulgadas. La pérdida escala aproximadamente con $q^{1.9}$, por lo que duplicar el flujo de aire cuadriplica aproximadamente la caída de presión.

Diagrama de pérdida de fricción en ductos de aire

El diagrama original de pérdida de fricción cubre varios tamaños de ductos redondos. Esta versión interactiva mantiene la misma intención al graficar la pérdida de fricción frente al volumen de aire para diámetros de ductos comunes.

Tablas de fuentes originales restauradas

Las siguientes tablas se restauran de la página de fuente original para preservar los datos de referencia completos.

Pérdida de carga por fricción principal en ductos de aire

Conductos de aire - Pérdida de carga por fricción mayor, Filas de fuente normalizadas

La tabla de fuente alterna filas de pérdida de carga por fricción y filas de velocidad del aire bajo las mismas columnas de tamaño de conducto. La tabla normalizada a continuación preserva los mismos valores de fuente en una fila por volumen de aire.

Imágenes de fuente originales

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

Notas de Ingeniería

• Límites de ruido. La velocidad del aire debe mantenerse por debajo de aproximadamente 600–1000 ft/min en aplicaciones residenciales, 1500 ft/min en espacios comerciales silenciosos, y 2000+ ft/min solo en entornos industriales. Superar estos límites genera ruido molesto.
• Suposición de flujo turbulento. La fórmula empírica anterior asume flujo turbulento completamente desarrollado, que es típico para el dimensionamiento de conductos de HVAC. No se aplica a regímenes laminares o transitorios.
• Material. Los datos de referencia se aplican a conductos de acero galvanizado. Los conductos flexibles, revestidos y de fibra de vidrio tienen factores de fricción más altos y requieren corrección.
• Accesorios y transiciones. Las fórmulas cubren solo pérdidas mayores (de conductos rectos). Los codos, tes, transiciones, compuertas y rejillas añaden pérdidas menores que a menudo dominan en tramos cortos de conductos. La caída de presión total del sistema debe incluir ambas.
• Conductos rectangulares. Siempre convierta al diámetro circular equivalente antes de usar la fórmula de pérdida por fricción. Los conductos rectangulares subdimensionados son una fuente común de presión estática excesiva.
• Balance económico. Los conductos más grandes reducen la pérdida por fricción (y la energía del ventilador) pero aumentan el costo del material y la instalación. La relación $q^{1.9} / d^{5.02}$ significa que un modesto aumento en el diámetro del conducto produce grandes reducciones en la caída de presión.

Referencias

• Engineering ToolBox — Pérdida por Fricción en Conductos de Aire