La velocidad en una tubería a sección llena es sencillamente el caudal dividido entre el área, V = Q/A. El número de Reynolds Re = VD/ν indica después si ese flujo es laminar, de transición o turbulento, lo que decide todo lo que viene detrás, desde el factor de fricción hasta el comportamiento de mezcla. Introduce caudal, diámetro y viscosidad cinemática para obtener las cuatro magnitudes.
Calculadora
Units:
L/s
Caudal volumétrico que atraviesa la tubería
mm
Diámetro interior real, no el tamaño nominal
×10⁻⁶ m²/s
Agua a 20 °C = 1,004; a 5 °C = 1,52; a 60 °C = 0,47
Resultado del cálculo
Pulsa Calcular para obtener la velocidad del flujo, el número de Reynolds, el código de régimen y el área de la tubería. El código de régimen es 1 para laminar, 2 para transición y 3 para turbulento.
Step-by-Step Solution
Ayuda de dimensionamiento preliminar. Results follow the published formulas cited
below and are intended for estimating, study and early design. Final design must be
verified by a licensed Professional Engineer against the code in force for your project.
Beneficios principales
✓Devuelve velocidad, número de Reynolds y régimen de flujo de una sola vez
✓Clasifica el régimen de forma explícita en lugar de dejar que interpretes Re
✓Avisa automáticamente cuando la velocidad supera el umbral de erosión de 3 m/s
✓Incluye los rangos de velocidad de diseño usados en agua, drenaje y tubería de proceso
✓El gráfico de sensibilidad muestra con qué brusquedad cae la velocidad con el diámetro
✓Enlaces para compartir y exportación CSV para tus registros de diseño
¿Qué es el flujo en tuberías?
En una tubería a sección llena, la continuidad da directamente la velocidad media: Q = VA, así que V = Q/A con A = πD²/4. Como el área va con el cuadrado del diámetro, la velocidad es inversamente proporcional a D². Duplicar el diámetro a caudal constante divide la velocidad entre cuatro, y por eso un aumento moderado de tamaño de tubería tiene un efecto tan grande sobre el ruido y sobre la pérdida de presión.
Qué te dice el número de Reynolds
Re = VD/ν compara las fuerzas de inercia con las viscosas, y decide el carácter del flujo. Por debajo de unos 2.300 el flujo es laminar y se mueve en capas ordenadas con un perfil de velocidad parabólico. Por encima de unos 4.000 es turbulento, con mezcla caótica y un perfil mucho más plano. Entre ambos queda una banda de transición donde el comportamiento es inestable e impredecible, y en la que los proyectistas evitan apoyarse.
Por qué suele mandar la velocidad
En instalaciones de agua el flujo turbulento es prácticamente universal: incluso unos modestos 0,6 m/s en una tubería de 100 mm dan un número de Reynolds superior a 60.000. La cuestión del régimen rara vez es, por tanto, la determinante. Lo que manda es la velocidad: por encima de unos 3 m/s se acelera la erosión de paredes y accesorios, el ruido se hace notar y crecen las sobrepresiones al cerrar una válvula. Por debajo de unos 0,6 m/s los sólidos sedimentan en las redes de drenaje.
Fórmula
V = Q / A
Velocidad media del flujo en una tubería a sección llena, por continuidad
Fórmulas relacionadas
A = πD² / 4
Re = V D / ν
V ∝ 1 / D²
Re = ρVD / μ
Definición de variables
Símbolo
Variable
Unit
Descripción
V
Velocidad del flujo
m/s
Velocidad media en la sección. Los límites de diseño se fijan sobre ella, no sobre el caudal.
Q
Caudal
L/s
Caudal volumétrico que atraviesa la tubería.
D
Diámetro de la tubería
mm
Diámetro interior. La velocidad cae con su cuadrado a caudal constante.
A
Área de la tubería
mm²
Sección transversal del interior, πD²/4.
Re
Número de Reynolds
—
Relación entre fuerzas de inercia y viscosas. Por debajo de 2.300 laminar, por encima de 4.000 turbulento.
ν
Viscosidad cinemática
×10⁻⁶ m²/s
1,004 para agua a 20 °C, y sube bruscamente al bajar la temperatura.
Cómo usar esta calculadora
Usa el diámetro interior real, no el nominalUna tubería DN100 no mide 100 mm por dentro. El espesor de pared y el revestimiento reducen el interior, y como la velocidad va con el inverso del cuadrado, un error del 10 % en el diámetro se convierte en un 21 % de error en la velocidad.
Ajusta la viscosidad al fluido y a la temperaturaEl agua a 20 °C está en 1,004 ×10⁻⁶ m²/s, pero a 5 °C es 1,52 y a 60 °C solo 0,47. La viscosidad afecta al número de Reynolds pero no a la velocidad, así que cambia el régimen y no el flujo.
Contrasta la velocidad con el rango de diseñoLa distribución de agua suele apuntar a entre 1 y 2,5 m/s. Por encima de 3 m/s la erosión y el ruido preocupan; por debajo de 0,6 m/s las redes de drenaje permiten que los sólidos sedimenten. Importan ambos límites, no solo el superior.
Comprueba el régimen antes de elegir una correlación de fricciónEl flujo laminar tiene un factor de fricción f = 64/Re exacto. El turbulento necesita la ecuación de Colebrook o un diagrama de Moody, y depende de la rugosidad de la tubería además del número de Reynolds. Aplicar el equivocado es un error considerable.
Evita proyectar en la banda de transiciónEntre Re 2.300 y 4.000 el flujo salta de un régimen a otro de forma impredecible y ninguna correlación es fiable. Cuando un diseño cae ahí, merece la pena cambiar el diámetro para llevarlo claramente a uno de los dos regímenes.
Ejemplos resueltos
Example 1
Agua a 20 °C circula a 5 L/s por una tubería de 100 mm de diámetro interior. Determinar la velocidad, el número de Reynolds y el régimen de flujo.
Solución paso a paso
Conversión: Q = 5 L/s = 0,005 m³/s; D = 100 mm = 0,1 m
Sección transversal: A = πD²/4 = π × 0,1² / 4 = 0,007854 m², o 7.854,0 mm²
Velocidad: V = Q/A = 0,005 / 0,007854 = 0,637 m/s
Viscosidad cinemática: ν = 1,004 ×10⁻⁶ m²/s
Número de Reynolds: Re = VD/ν = 0,637 × 0,1 / 1,004×10⁻⁶ = 63.408
Régimen: Re muy por encima de 4.000, así que el flujo es plenamente turbulento — código 3
Valoración: 0,637 m/s queda holgadamente por debajo del umbral de erosión de 3 m/s, pero también por debajo del 1 m/s que suele buscarse en arterias de distribución. Esta tubería está generosamente dimensionada para este caudal.
Example 2
Los mismos 5 L/s por una tubería de 50 mm en lugar de 100 mm. Reducir el diámetro a la mitad es el cambio que muestra por qué importa tanto el dimensionamiento.
Solución paso a paso
Área: A = π × 0,05² / 4 = 0,001963 m², la cuarta parte del valor de 100 mm
Velocidad: V = 0,005 / 0,001963 = 2,546 m/s, exactamente cuatro veces los 0,637 m/s
Número de Reynolds: Re = 2,546 × 0,05 / 1,004×10⁻⁶ = 126.817
Régimen: sigue siendo plenamente turbulento
Comparación: reducir el diámetro a la mitad cuadruplicó la velocidad, ya que V es inversamente proporcional a D².
La velocidad se acerca ahora al umbral de 3 m/s. Y la consecuencia aguas abajo es peor de lo que parece: la pérdida de carga por fricción va con V²/D, así que ha subido en un factor de unos 32, y por eso la tubería de 50 mm exigirá mucha más energía de bombeo para el mismo servicio.
Fíjate en que el número de Reynolds solo se duplicó mientras la velocidad se cuadruplicaba, porque Re también contiene el diámetro, que se redujo a la mitad.
Sensibilidad al diámetro
La velocidad cae con el cuadrado del diámetro, así que la curva desciende con fuerza y luego se aplana en una cola larga. Fíjate en dónde cruza los 3 m/s, el umbral de erosión, y los 0,6 m/s, por debajo de los cuales sedimentan los sólidos. El marcador señala tu diámetro actual.
Velocidad del flujo vs Diámetro de la tubería (D)
Recomputed live from your inputs. The marker shows your current value.
Line chart of Velocidad del flujo against Diámetro de la tubería (D). The same
values are listed in the data table below.
Values plotted above, sampled across the diámetro de la tubería (d) range.
Cómo interpretar el resultado
La velocidad es la magnitud sobre la que se escriben los límites de diseño, y importan sus dos extremos: demasiado rápido erosiona y demasiado lento deja sedimentar sólidos. El número de Reynolds importa sobre todo para elegir la correlación de fricción correcta.
Velocidad del flujo: < 0.6Velocidad baja: riesgo de sedimentación
Una velocidad de your result m/s está por debajo del umbral de autolimpieza, en torno a 0,6 m/s. En drenaje y en cualquier sistema que transporte sólidos, se acumulará sedimento. En agua limpia es admisible, pero sugiere que la tubería está sobredimensionada para el servicio.
Velocidad del flujo: 0.6 – 2.5Rango normal de diseño
Una velocidad de your result m/s se sitúa en el rango al que apunta la mayoría de las instalaciones de agua. Lo bastante rápida para mantener los sólidos en movimiento y lo bastante lenta para evitar erosión, ruido y una pérdida por fricción excesiva.
Velocidad del flujo: 2.5 – 3Acercándose al umbral de erosión
Una velocidad de your result m/s está cerca del límite de 3 m/s que se aplica habitualmente a tubería de agua. A partir de aquí se acelera la erosión en codos y accesorios, el ruido se hace audible y crecen las sobrepresiones ante un cierre rápido de válvula. Plantéate el siguiente diámetro.
Velocidad del flujo: ≥ 3Velocidad excesiva
Una velocidad de your result m/s supera el umbral de 3 m/s para tubería de agua. Cabe esperar erosión acelerada en codos, válvulas y cualquier cambio de sección, ruido audible y sobrepresiones severas si una válvula cierra deprisa. Aumenta el diámetro: la velocidad cae con su cuadrado.
Número de Reynolds: 2300 – 4000Flujo de transición: evita esta banda
Un número de Reynolds de your result cae en la banda de transición entre laminar y turbulento. El comportamiento del flujo aquí es inestable y ninguna correlación de fricción es fiable. Cambia el diámetro para llevar el diseño claramente a uno u otro régimen.
Errores comunes que evitar
Tomar el tamaño nominal como diámetro interior
Why it matters:Los tamaños nominales son designaciones, no medidas del interior. Una tubería de acero DN100 tiene un interior cercano a 102 mm, pero una de fundición dúctil revestida o una de plástico de pared gruesa puede tener bastante menos. Como la velocidad va con 1/D², los errores se amplifican.
✓How to avoid it:Toma el diámetro interior de la serie de la tubería o de los datos del fabricante, teniendo en cuenta el espesor del revestimiento cuando lo haya.
Suponer que la viscosidad del agua es constante
Why it matters:La viscosidad cinemática del agua varía en un factor de tres entre 5 °C y 60 °C. No cambia la velocidad, pero desplaza el número de Reynolds y, con él, el factor de fricción.
✓How to avoid it:Usa la viscosidad a la temperatura de proyecto. Las redes de agua fría y los circuitos de agua caliente son apreciablemente distintos en este aspecto.
Aplicar el factor de fricción laminar a flujo turbulento
Why it matters:f = 64/Re es exacto en régimen laminar y muy erróneo por encima de Re 4.000, donde la fricción depende de la rugosidad de la tubería además del número de Reynolds.
✓How to avoid it:Comprueba primero el régimen. Usa la ecuación de Colebrook, una aproximación explícita como Swamee-Jain, o un diagrama de Moody para flujo turbulento.
Considerar solo el límite superior de velocidad
Why it matters:Ir demasiado lento también es un defecto. Por debajo de unos 0,6 m/s, las redes de drenaje y saneamiento permiten que los sólidos sedimenten y acaben obstruyendo la tubería. Sobredimensionar no es automáticamente conservador.
✓How to avoid it:Contrasta con ambos límites. El diseño de drenaje especifica en particular una velocidad mínima de autolimpieza que debe alcanzarse tanto a caudal bajo como a caudal de proyecto.
Suponer que una tubería parcialmente llena se comporta igual
Why it matters:Este cálculo supone la tubería a sección llena. Un colector por gravedad que circula parcialmente lleno es un problema de canal abierto, con un radio hidráulico que varía con el calado y una velocidad máxima en torno al 80 % de llenado y no en la coronación.
✓How to avoid it:Usa la ecuación de Manning para flujo por gravedad en tubería parcialmente llena. Solo el flujo a presión a sección llena usa Q = VA directamente.
Ignorar el golpe de ariete al elegir una velocidad alta
Why it matters:El cierre rápido de una válvula convierte velocidad en presión. La estimación de Joukowsky da unos 100 m de altura por cada 1 m/s de cambio de velocidad en una tubería rígida de agua, así que un flujo de 3 m/s puede producir 300 m de sobrepresión.
✓How to avoid it:Mantén velocidades moderadas en sistemas con válvulas de accionamiento rápido, y calcula explícitamente el transitorio cuando no se pueda evitar una velocidad alta.
Aplicaciones prácticas
▸Dimensionar redes de distribución y acometidas de agua
▸Contrastar la velocidad con los límites de erosión y ruido
▸Determinar el régimen de flujo para el cálculo de pérdidas por fricción
▸Verificar la velocidad de autolimpieza en redes de drenaje
▸Evaluar tubería existente ante un aumento de demanda
▸Estimar velocidades de aspiración de bombas para comprobaciones de NPSH
Casos de uso por sector
Abastecimiento y distribución de agua
Las arterias se dimensionan por velocidad y no solo por pérdida de presión, porque la velocidad gobierna a la vez la erosión, el ruido y el golpe de ariete. Son típicos objetivos de 1 a 2 m/s, con el límite superior más ajustado donde las válvulas de accionamiento rápido hacen del transitorio una preocupación.
Instalaciones de edificación
En edificios ocupados es el ruido, y no la erosión, lo que fija el límite, y por eso las redes domésticas de agua fría y caliente se mantienen habitualmente por debajo de 1,5 m/s en tubería vista y hasta 2 m/s en montantes y salas de máquinas.
Planta de proceso y química
Los fluidos viscosos sí pueden circular en régimen laminar, lo que cambia a la vez la correlación de fricción y el comportamiento de transferencia de calor. El número de Reynolds se comprueba por rutina en lugar de darse por supuesto, al contrario que en instalaciones de agua.
Consejos prácticos
💡La velocidad cae con el cuadrado del diámetro: subir un tamaño de tubería marca una gran diferencia.
💡En instalaciones de agua el flujo es esencialmente siempre turbulento; el número interesante es la velocidad.
💡Mantén la tubería de agua entre unos 0,6 y 3 m/s: por debajo sedimenta, por encima erosiona.
💡La pérdida por fricción va con V²/D, así que reducir el diámetro a la mitad la multiplica por unas 32 veces a caudal constante.
💡El agua fría es tres veces más viscosa que la caliente: cambia el régimen, no la velocidad.
💡El cierre rápido de una válvula produce unos 100 m de sobrepresión por cada 1 m/s de cambio de velocidad.
Ventajas y limitaciones
Ventajas
✓Aplicación directa de la continuidad, sin ningún contenido empírico
✓Clasifica el régimen de forma explícita en lugar de dejar Re a interpretación
✓Devuelve el área, que entra directamente en el cálculo de pérdida de carga
✓Vale para cualquier fluido newtoniano a través del dato de viscosidad
✓Lo bastante rápido para comprobar diámetros durante el diseño
Limitaciones
!Supone la tubería a sección llena y en presión; el flujo por gravedad parcialmente lleno es un problema de canal abierto
!Da la velocidad media, no la máxima en el eje, que en régimen laminar es aproximadamente el doble
!No calcula la pérdida por fricción, que requiere la rugosidad además del régimen
!Supone sección circular; otras formas necesitan el diámetro hidráulico
!No tiene en cuenta accesorios, codos ni válvulas, que añaden pérdidas localizadas
!Supone un fluido newtoniano de viscosidad constante
!No comprueba el golpe de ariete, que depende del tiempo de cierre además de la velocidad
Velocidad y número de Reynolds según el diámetro
Los mismos 5 L/s de agua a 20 °C por distintos tamaños de tubería. La velocidad varía en un factor de dieciséis en este rango, mientras que el número de Reynolds solo varía en un factor de cuatro, porque el diámetro aparece tanto en la velocidad como en la expresión de Reynolds y tira en sentidos opuestos.
Agua a 20 °C, ν = 1,004 ×10⁻⁶ m²/s, circulando a 5 L/s. Todos los casos son claramente turbulentos.
¿Cómo se calcula la velocidad del flujo en una tubería?
Divide el caudal entre la sección transversal: V = Q/A, con A = πD²/4. Para 5 L/s en una tubería de 100 mm resulta 0,005/0,007854 = 0,637 m/s. Recuerda usar el diámetro interior real y no el tamaño nominal de la tubería.
¿Qué es el número de Reynolds?
Re = VD/ν, la relación entre las fuerzas de inercia y las viscosas. Por debajo de unos 2.300 el flujo es laminar, por encima de 4.000 turbulento y entre ambos de transición. Determina qué correlación de fricción se aplica al cálculo de pérdidas.
¿Cuál es la velocidad máxima en tuberías de agua?
Unos 3 m/s es el límite habitual. Por encima, se acelera la erosión en codos y accesorios, el ruido se hace audible y crecen las sobrepresiones al cerrar una válvula. Las instalaciones de edificación trabajan a menudo con un límite más estricto, de 1,5 a 2 m/s, por motivos de ruido.
¿Cuál es la velocidad mínima en una tubería de drenaje?
En torno a 0,6 a 0,75 m/s, la velocidad de autolimpieza por debajo de la cual los sólidos sedimentan. Las redes de drenaje deben alcanzarla tanto a caudales bajos como al de proyecto, y eso condiciona a menudo la pendiente más que la capacidad.
¿El flujo de agua en tuberías es laminar o turbulento?
Casi siempre turbulento. Incluso 0,6 m/s en una tubería de 100 mm da un número de Reynolds superior a 60.000. El flujo laminar de agua exige tuberías muy pequeñas o velocidades muy bajas, y queda esencialmente limitado a capilares y tubos de instrumentación.
¿Cómo afecta el diámetro de la tubería a la velocidad?
De forma inversa al cuadrado. A caudal constante, duplicar el diámetro divide la velocidad entre cuatro. Reducirlo a la mitad la cuadruplica, y eleva la pérdida por fricción unas 32 veces, ya que la pérdida de carga va con V²/D.
¿Cuál es la viscosidad cinemática del agua?
1,004 ×10⁻⁶ m²/s a 20 °C. Varía bastante con la temperatura: 1,52 a 5 °C y 0,47 a 60 °C. Eso afecta al número de Reynolds y al factor de fricción, aunque no a la velocidad, que solo depende del caudal y del área.
¿Por qué debo evitar la banda de flujo de transición?
Entre Re 2.300 y 4.000 el flujo alterna de forma impredecible entre laminar y turbulento, y ninguna correlación de fricción es fiable ahí. Cuando un diseño cae en ese rango, merece la pena cambiar el diámetro para situarlo claramente en un régimen.
¿Sirve esto para una tubería parcialmente llena?
No. Q = VA supone la tubería a sección llena. Una tubería por gravedad parcialmente llena es un problema de canal abierto, y su velocidad alcanza el máximo cerca del 80 % de llenado en lugar de a sección llena: uno de los resultados más contraintuitivos de la hidráulica.
¿Cuánta sobrepresión provoca una velocidad alta?
Aproximadamente 100 m de altura por cada 1 m/s de cambio de velocidad en un cierre rápido con tubería rígida, según la estimación de Joukowsky. Un flujo de 3 m/s detenido de golpe puede generar 300 m de sobrepresión, y por eso los límites de velocidad y los tiempos de cierre se fijan juntos.
Glosario
Velocidad del flujo
Velocidad media del fluido en la sección de la tubería, igual al caudal dividido entre el área.
Número de Reynolds
La relación adimensional VD/ν que compara las fuerzas de inercia con las viscosas y determina el régimen de flujo.
Flujo laminar
Flujo ordenado en capas paralelas, que se da por debajo de Re ≈ 2.300, con perfil de velocidad parabólico.
Flujo turbulento
Flujo caótico con mezcla, por encima de Re ≈ 4.000, con un perfil de velocidad más plano y mayor fricción.
Flujo de transición
La banda inestable entre Re 2.300 y 4.000 en la que ninguna correlación de fricción es fiable.
Viscosidad cinemática (ν)
Viscosidad dinámica dividida entre la densidad, en m²/s; 1,004 ×10⁻⁶ para agua a 20 °C.
Velocidad de autolimpieza
La velocidad mínima que mantiene los sólidos en suspensión, de unos 0,6 a 0,75 m/s en drenaje.
Golpe de ariete
El transitorio de presión que se genera cuando la velocidad del flujo cambia rápidamente, como al cerrar una válvula.
Diámetro hidráulico
Cuatro veces el área dividida entre el perímetro mojado, usado para aplicar las relaciones de tubería a secciones no circulares.
Referencias científicas y normativas
Crane Technical Paper No. 410 — Flow of Fluids Through Valves, Fittings and Pipe — Crane Co.
White, F. M., Fluid Mechanics, 8th Edition — Chapter 6: Viscous Flow in Ducts — McGraw-Hill
Moody, L. F., Friction Factors for Pipe Flow, Transactions ASME (1944) — American Society of Mechanical Engineers
EN 805 — Water supply: Requirements for systems and components outside buildings — CEN
CIBSE Guide C — Reference Data: Flow of Fluids in Pipes and Ducts — Chartered Institution of Building Services Engineers
Conclusión
La velocidad en una tubería a sección llena es el caudal dividido entre el área y, como el área va con el cuadrado del diámetro, la velocidad es inversamente proporcional a D²: subir un tamaño de tubería marca una diferencia desproporcionada en velocidad, ruido, erosión y coste de bombeo a la vez. El número de Reynolds clasifica el flujo, pero en instalaciones de agua devuelve casi siempre turbulento, así que el número que realmente gobierna el diseño es la velocidad. Importan sus dos extremos: por encima de unos 3 m/s la erosión, el ruido y el golpe de ariete pasan a preocupar, y por debajo de unos 0,6 m/s los sólidos sedimentan en cualquier red que los transporte. Sobredimensionar una tubería no es automáticamente la opción segura.
Dimensiona tu propia tubería arriba y luego barre el diámetro en el gráfico para ver dónde cruza la velocidad cada umbral.
