Calculadora de ductos
Escribe el caudal de aire y uno de estos datos: fricción (método de fricción constante), velocidad o diámetro, y obtén de una vez el diámetro del ducto circular, un tamaño rectangular, la velocidad y la presión dinámica. Las ecuaciones con los números sustituidos están en Pasos del cálculo; las constantes y las fuentes, más abajo en Base de cálculo.
Tabla de dimensionamiento de ductos según el caudal de aire (fricción constante 1 Pa/m)
Calculada con los valores predeterminados de la calculadora de arriba (fricción 1.0 Pa/m, unos 0.12 inH₂O por cada 100 ft; acero galvanizado, ε 0.09 mm; aire a 20 °C). El diámetro circular y la velocidad dan exactamente 1 Pa/m; el diámetro estándar y los tamaños rectangulares se redondean hacia arriba a 50 mm.
| Caudal de aire m³/h | Caudal de aire CFM | Diám. circular mm | Velocidad m/s | Diám. estándar mm | Rect. 1 : 1, mm | Rect. 2 : 1, mm | Rect. 3 : 1, mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 500 | 294.3 | 210 | 3.99 | 250 | 200 × 200 | 300 × 150 | 350 × 150 |
| 1,000 | 588.6 | 273 | 4.75 | 300 | 250 × 250 | 400 × 200 | 450 × 150 |
| 2,000 | 1,177 | 354 | 5.65 | 400 | 350 × 350 | 500 × 250 | 600 × 200 |
| 3,000 | 1,766 | 412 | 6.24 | 450 | 400 × 400 | 550 × 300 | 700 × 250 |
| 5,000 | 2,943 | 500 | 7.07 | 550 | 500 × 500 | 700 × 350 | 850 × 300 |
| 7,500 | 4,414 | 583 | 7.81 | 600 | 550 × 550 | 800 × 400 | 1,000 × 350 |
| 10,000 | 5,886 | 650 | 8.37 | 650 | 600 × 600 | 900 × 450 | 1,100 × 400 |
| 15,000 | 8,829 | 758 | 9.24 | 800 | 700 × 700 | 1,000 × 500 | 1,250 × 450 |
| 20,000 | 11,770 | 845 | 9.90 | 850 | 800 × 800 | 1,150 × 600 | 1,400 × 500 |
Los tamaños rectangulares dan la misma pérdida por fricción con el mismo caudal de aire (diámetro equivalente de Huebscher), ancho × alto en mm. Para otros caudales de aire, fricciones o relaciones de aspecto usa la calculadora de arriba.
Base de cálculo
La pérdida por fricción en un ducto circular sale de la ecuación de Darcy-Weisbach con el factor de fricción de Colebrook. Al dimensionar por fricción, se busca el diámetro que da ese R; un ducto rectangular se iguala con su equivalente circular, que tiene la misma pérdida por fricción con el mismo caudal de aire.
| Concepto | Ecuación | Notas · base |
|---|---|---|
| Pérdida por fricción (Darcy-Weisbach) | R = Δp/L = (f / D) · ρV²/2 | R en Pa/m, D en m, ρ en kg/m³, V en m/s. La ecuación de Darcy del capítulo Duct Design de ASHRAE |
| Factor de fricción (Colebrook) | 1/√f = −2 log₁₀( ε/(3.7 D) + 2.51/(Re √f) ) | Re ≥ 2300. f aparece en ambos lados, así que se itera (desde la estimación de Haaland hasta un cambio relativo de 10⁻¹²). El rango de transición de 2300 a 4000 también la usa, lo que da un valor algo alto |
| Factor de fricción (laminar) | f = 64 / Re | Re < 2300 (Hagen-Poiseuille); se marca como laminar en el resultado |
| Número de Reynolds, presión dinámica | Re = V·D / ν, Pv = ρV²/2 | V = Q / A, A = πD²/4 |
| Densidad del aire | ρ = p / (R_da · T) | Aire seco, p = 101.325 kPa, R_da = 287.042 J/(kg·K) (ASHRAE 2017, capítulo 1, la misma constante que la calculadora psicrométrica). 1.204 kg/m³ a 20 °C |
| Viscosidad (Sutherland) | μ = μ₀ (T/T₀)^1.5 · (T₀ + S)/(T + S), ν = μ/ρ | Aire: μ₀ = 1.716 × 10⁻⁵ Pa·s, T₀ = 273.15 K, S = 110.4 K (White). A 20 °C, ν = 1.506 × 10⁻⁵ m²/s, dentro del 1 % de las tablas de propiedades comunes |
| Equivalente rectangular (Huebscher) | De = 1.30 (a·b)^0.625 / (a + b)^0.25 | El diámetro circular con la misma pérdida por fricción para el mismo caudal de aire y la misma longitud (capítulo Duct Design de ASHRAE). Ejemplo: 400 × 200 mm da 305 mm. La velocidad real en el ducto rectangular es Q/(a·b) |
| Tamaños estándar | D, a, b → ⌈x / 50⌉ × 50 mm | El diámetro circular y ambos lados del ducto rectangular se redondean hacia arriba a 50 mm (solo el lado libre cuando se fija un lado). El diámetro equivalente solo crece cuando crece un lado, así que queda igual o por encima del valor calculado y la pérdida por fricción no supera el dato. Después se recalculan la velocidad y la pérdida. Consulta la lista de tamaños del fabricante |
| Límites del ducto rectangular | 1 ≤ a/b ≤ 8, lado corto ≥ 50 mm | Por encima de 4 : 1 se muestra una advertencia (más perímetro para la misma área implica más fricción y material). Por encima de 8 : 1, o con un lado corto menor que 50 mm, la calculadora no calcula |
Rugosidad del material ε
Valores por categoría de rugosidad de la Tabla 1 del capítulo Duct Design del ASHRAE Handbook Fundamentals (SI) (liso 0.03, medio liso 0.05, promedio 0.09, medio rugoso 0.9, rugoso 3.0 mm). Cada material es uno que la misma tabla ubica en esa categoría. El mismo material varía según la separación de las juntas y la mano de obra, así que escribe otros valores con Rugosidad personalizada.
| Material | ε (mm) | Categoría de ASHRAE |
|---|---|---|
| Acero galvanizado | 0.09 | Promedio |
| Liso (tubo estirado, tubería de PVC) | 0.03 | Liso |
| Acero comercial | 0.05 | Medio liso |
| Ducto de fibra de vidrio | 0.9 | Medio rugoso |
| Ducto flexible (totalmente extendido) | 3.0 | Rugoso |
Propiedades del aire (aire seco, 101.325 kPa)
| Temperatura °C | Densidad ρ kg/m³ | Viscosidad μ Pa·s | Viscosidad cinemática ν m²/s |
|---|---|---|---|
| −20 | 1.3944 | 1.615 × 10⁻⁵ | 1.158 × 10⁻⁵ |
| 0 | 1.2923 | 1.716 × 10⁻⁵ | 1.328 × 10⁻⁵ |
| 20 | 1.2042 | 1.813 × 10⁻⁵ | 1.506 × 10⁻⁵ |
| 40 | 1.1272 | 1.907 × 10⁻⁵ | 1.692 × 10⁻⁵ |
| 60 | 1.0596 | 1.999 × 10⁻⁵ | 1.886 × 10⁻⁵ |
Elegir la velocidad y la fricción
Muchos textos de HVAC dividen los ductos en ductos de baja velocidad (15 m/s o menos) y de alta velocidad (por encima). La calculadora avisa cuando la velocidad del ducto circular o rectangular supera 15 m/s.
El método de fricción constante dimensiona todos los tramos con la fricción elegida para el ducto principal (habitualmente 0.1 mmH₂O/m, unos 1 Pa/m). Solo cambia el caudal de aire en cada tramo.
Ejemplo resuelto
Caudal de aire 10,000 m³/h, fricción 1.0 Pa/m, acero galvanizado (ε 0.09 mm), aire a 20 °C: Q = 2.778 m³/s, D = 649.9 mm, V = 8.37 m/s, Re = 361,000, f = 0.0154. Redondeado hacia arriba a 650 mm.
Como rectángulo 2 : 1, el mismo ducto mide 853 × 427 mm, o 900 × 450 mm con ambos lados redondeados hacia arriba a 50 mm (equivalente 686 mm, velocidad real 6.86 m/s, fricción 0.77 Pa/m).
Fuentes
- ASHRAE Handbook, Fundamentals (SI), capítulo Duct Design: ecuaciones de Darcy y Colebrook, rugosidad de la Tabla 1, equivalente circular de Huebscher
- Colebrook, C. F. (1939), Turbulent flow in pipes, Journal of the Institution of Civil Engineers 11
- Huebscher, R. G. (1948), Friction equivalents for round, square and rectangular ducts, ASHVE Transactions 54
- Haaland, S. E. (1983), Simple and explicit formulas for the friction factor in turbulent pipe flow, Journal of Fluids Engineering 105 (valor inicial y comprobación)
- White, F. M., Viscous Fluid Flow: constantes de Sutherland para el aire
Preguntas frecuentes
¿Cómo dimensiono un ducto a partir del caudal de aire?
Con fricción constante, elige una fricción para el ducto principal (a menudo 1 Pa/m, unos 0.12 inH₂O por cada 100 ft) y dimensiona cada tramo según su caudal de aire. Por ejemplo, 10,000 m³/h (unos 5,886 CFM) a 1 Pa/m en acero galvanizado dan un ducto circular de 650 mm (8.37 m/s), o 900 × 450 mm a 2 : 1. La tabla de arriba enumera caudales de aire comunes.
¿Qué velocidad debo usar en un ducto?
Muchos textos de HVAC llaman de baja velocidad a los ductos de hasta 15 m/s y de alta velocidad a los más rápidos, y esta calculadora avisa por encima de 15 m/s. Con una fricción constante de 1 Pa/m, la velocidad sube de unos 4 a 10 m/s entre 500 y 20,000 m³/h, como en la tabla de arriba.
¿Cómo convierto un ducto rectangular en circular?
Usa el diámetro equivalente de Huebscher, De = 1.30 (ab)^0.625 / (a + b)^0.25, que da la misma pérdida por fricción con el mismo caudal de aire. Un ducto de 900 × 450 mm equivale a unos 686 mm. No es el diámetro de igual área de sección.
¿1 Pa/m es lo mismo que 0.1 inH₂O por cada 100 ft?
Casi: 1 Pa/m = 0.1224 inH₂O por cada 100 ft, y 0.1 inH₂O por cada 100 ft = 0.817 Pa/m. En milímetros, 1 Pa/m = 0.102 mmH₂O/m.
Última actualización: 2026-10-12.