McCabeFluidSuite

Mecánica de fluidos · McCabe–Smith–Harriott

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Número de Reynolds & Régimen de Flujo

Capítulos 3–5 · Clasificación de régimen laminar, transición o turbulento en flujo interno.

—

Entradas

Predeterminado: agua a 20°C en tubería de acero comercial de 2" cédula 40 (Di ≈ 52.5 mm).

Lectura

Número de Reynolds

—

Re = ρ·u·D / μ

Laminar

Re < 2100

Transición

2100–4000

Turbulento

Re > 4000

Caída de Presión en Tuberías — Darcy-Weisbach & Moody

Capítulo 5 · Factor de fricción vía Colebrook-White, calculadora de caída de presión en tuberías (pressure drop calculator pipe).

Entradas

Lectura

Re

—

f (Darcy)

—

hf

—

ΔP

—

Dimensionamiento de Bomba Centrífuga & NPSH Disponible

Capítulo 8 · NPSH calculator — evalúa el riesgo de cavitación comparando NPSHa contra el NPSHr del fabricante.

Entradas

Positivo = succión inundada (fuente sobre la bomba). Negativo = succión con elevación (levantamiento).

Lectura

NPSH disponible

—

NPSHa = (Pa−Pv)/(ρg) + Za − hfs

Margen vs. NPSHr

—

—

Regla general de referencia: margen ≥ 1 m (o ≥ 0.6 m en sistemas bien controlados) se considera seguro; verificar siempre contra la curva NPSHr real del fabricante.

Velocidad Terminal de Partícula

Capítulo 7 · Terminal velocity particle calculator — criterio K de McCabe-Smith-Harriott para Stokes, régimen intermedio y Ley de Newton.

Entradas

Predeterminado: arena sedimentando en agua a 20°C (ρp ≈ 2650 kg/m³).

Lectura

Velocidad terminal

—

Criterio K

—

Rep

—

—

Stokes

K < 3.3

Intermedio

3.3–43.6

Newton

43.6–2360

Fluidización Mínima

Capítulo 7 · Minimum fluidization velocity calculator — ecuación de Ergun resuelta como cuadrática en Remf.

Entradas

Predeterminado: lecho de arena fluidizado con aire.

Lectura

Velocidad mínima de fluidización

—

Remf (ecuación de Ergun)

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Medidores de Orificio / Venturi

Capítulo 8 · Orifice meter calculator — caudal a partir de caída de presión medida.

Entradas

Lectura

Caudal volumétrico

—

Q = Co·A2·√(2ΔP / (ρ(1−β⁴)))

Relación de diámetros β = D₂/D₁

—

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Calculadoras de mecánica de fluidos para ingeniería química, gratis y sin registro

McCabeFluidSuite reúne en una sola herramienta las calculadoras que un estudiante o ingeniero de procesos necesita a diario para resolver operaciones unitarias de flujo de fluidos: un reynolds number calculator para clasificar el régimen en tuberías, un pressure drop calculator pipe basado en Darcy-Weisbach y el diagrama de Moody, un NPSH calculator para prevenir cavitación en bombas centrífugas, un terminal velocity particle calculator y un minimum fluidization velocity calculator basados en el criterio K de McCabe-Smith-Harriott y la ecuación de Ergun, y un orifice meter calculator para dimensionar placas de orificio y tubos Venturi. Todo el cálculo de caída de presión en tuberías y las demás rutinas corren enteramente en el navegador: sin backend, sin cuentas y con soporte simultáneo de unidades SI y USCS.

Guía de fórmulas McCabe-Smith

1. Número de Reynolds ▾

Re = ρ·u·D / μ

El número de Reynolds compara las fuerzas inerciales contra las viscosas dentro del fluido. Por debajo de 2100 el flujo es laminar y las líneas de corriente son paralelas; por encima de 4000 domina la turbulencia con mezcla caótica; entre ambos valores existe una zona de transición donde el comportamiento es impredecible y conviene diseñar con margen de seguridad.

2. Darcy-Weisbach y ecuación de Colebrook-White ▾

hf = f·(L/D)·(u²/2g)   |   1/√f = −2log₁₀(ε/3.7D + 2.51/(Re√f))

En régimen laminar el factor de fricción de Darcy es simplemente 64/Re. En régimen turbulento, la ecuación de Colebrook-White es implícita y se resuelve por iteración; esta calculadora usa la aproximación de Swamee-Jain como estimación inicial y refina el resultado por sustitución sucesiva hasta converger, el mismo enfoque que sustenta el diagrama de Moody.

3. NPSH disponible ▾

NPSHa = (Pa − Pv)/(ρg) ± Za − hfs

El NPSH disponible mide la energía por encima de la presión de vapor que existe en la succión de la bomba. Si cae por debajo del NPSH requerido por el fabricante (NPSHr), el líquido vaporiza localmente y colapsa dentro del rodete: cavitación, erosión prematura y pérdida de eficiencia hidráulica.

4. Velocidad terminal de partícula (criterio K) ▾

K = Dp[gρ(ρp−ρ)/μ²]1/3

McCabe, Smith y Harriott proponen el parámetro adimensional K para elegir directamente la ley de sedimentación aplicable sin iterar: Stokes para K < 3.3, un régimen intermedio para 3.3–43.6 y la Ley de Newton para 43.6–2360, cada una con su propia correlación cerrada para la velocidad terminal ut.

5. Fluidización mínima (ecuación de Ergun) ▾

150(1−εmf)/(φs²εmf³)·Remf + 1.75/(φsεmf³)·Remf² = gDp³ρ(ρp−ρ)/μ²

La ecuación de Ergun combina la caída de presión viscosa e inercial a través de un lecho de partículas. Igualando esa caída de presión al peso aparente del lecho se obtiene una cuadrática en Remf, cuya raíz positiva define la velocidad superficial mínima a la que el lecho comienza a fluidizarse.

6. Medidores de orificio y Venturi ▾

Q = Co·A2·√(2ΔP / (ρ(1−β⁴)))   |   β = D2/D1

Ambos medidores infieren el caudal a partir de la caída de presión generada al forzar el fluido a través de una restricción. La placa de orificio es económica pero disipativa (Co ≈ 0.6); el tubo Venturi recupera casi toda la presión gracias a su perfil cónico gradual (Co ≈ 0.98), a costa de mayor longitud y costo de fabricación.

Preguntas frecuentes

Aviso legal: McCabeFluidSuite es una herramienta educativa y de verificación rápida para estudiantes y profesionales de ingeniería química. Los resultados se basan en correlaciones estándar de la literatura (McCabe, Smith & Harriott, Unit Operations of Chemical Engineering) y no sustituyen el criterio de un ingeniero certificado, el análisis con software de proceso validado (Aspen Plus, Aspen HYSYS, EDR) ni el cumplimiento de normativas aplicables (ASME, API, ISA). Verifica siempre los resultados críticos antes de usarlos en diseño, seguridad de procesos o toma de decisiones de ingeniería.