Presión de la boquilla, diámetro del orificio y caudal

El caudal de una boquilla está estrechamente relacionado con el tamaño del orificio y la presión. Tanto el aumento de presión como el del tamaño del orificio incrementan el caudal, pero no de forma lineal. De hecho, bajo una misma presión, el caudal es proporcional al cuadrado del diámetro del orificio. Del mismo modo, con un orificio fijo, el caudal es proporcional a la raíz cuadrada de la presión.

Para un mismo modelo de boquilla de LORRIC, se ofrecen distintas opciones de caudal. Esto se logra mediante el diseño de orificios de diferentes tamaños y rangos de presión adecuados para una misma boquilla. En otras palabras, los clientes pueden seleccionar la especificación adecuada según el código de caudal y la presión requerida.

Este artículo guía al lector para comprender la relación entre caudal, presión y tamaño del orificio.

Cuando la presión aumenta, el caudal también lo hace, de forma proporcional a la raíz cuadrada de la presión. Pero, ¿por qué sucede esto? El caudal de una boquilla se determina con la siguiente fórmula:

• Entonces, ¿cómo cambia el caudal cuando aumenta la presión?
Según la fórmula anterior:
Cuando la presión aumenta, el caudal también lo hace, pero no de forma lineal, sino según una relación de raíz cuadrada.
Si la presión aumenta de 2 bar a 8 bar (4 veces), el caudal solo será √4 = 2 veces el original.
Es decir: El caudal Q es proporcional a la raíz cuadrada de la diferencia de presión ΔP.
Así, la relación entre caudal Q y presión P puede expresarse como:
Con esta relación, podemos calcular valores fácilmente. Por ejemplo, al cambiar las condiciones de operación de la boquilla (como el caudal), esta fórmula permite determinar la presión necesaria, o viceversa, obtener el caudal bajo diferentes presiones.
• Tengo una boquilla y quiero calcular su caudal bajo distintas presiones. ¿Cómo hacerlo?
Supongamos que una boquilla tiene un caudal de 3,91 m³/s a una presión de 3 bar. ¿Cuál será el caudal a 100 bar?

Queremos encontrar el caudal a 100 bar (denotado como Q2). Sabemos que el caudal es proporcional a la raíz cuadrada de la presión, por lo que sustituimos los valores en la fórmula:
El caudal a 100 bar se calcula aproximadamente en 22,56 m³/s.

Se puede observar que, bajo la misma presión, el caudal Q es proporcional al cuadrado del diámetro del orificio D²
Basándonos en esta relación, podemos calcular el caudal con la siguiente fórmula:

Ejemplo de cálculo:
¿Cómo calcular el caudal de boquillas con diferentes tamaños de orificio bajo la misma presión?
Si cuando el diámetro del orificio es de 2 mm, el caudal es de 10 L/min, ¿cuál sería el caudal si el orificio aumenta a 4 mm?

Sustituyendo los valores conocidos:

Se calcula que cuando el diámetro del orificio es de 4 mm, el caudal de la boquilla es aproximadamente 40 L/min.

“El diámetro del orificio no determina el rendimiento de pulverización”
Como se explicó en las secciones anteriores, el rendimiento de pulverización de una boquilla está influenciado por varios factores, incluidos el diámetro del orificio, la presión y el caudal.

Muchas plataformas de venta no especializadas presentan solo el tamaño del orificio como especificación. Sin embargo, en realidad, el caudal y el ángulo de pulverización no pueden determinarse solo por el diámetro. Por ejemplo, una boquilla con orificio elíptico, como las de abanico, no puede medirse fácilmente por diámetro. Incluso si dos boquillas tienen un orificio de 1 mm, su caudal, ángulo de pulverización y distribución pueden variar mucho.

Al diseñar boquillas, los fabricantes profesionales primero comprenden el rendimiento deseado por el cliente. Nuestras boquillas incluyen tablas de referencia que relacionan el ángulo de pulverización y caudal con la presión, lo que permite al cliente realizar una primera selección. Si el resultado real no cumple con lo esperado, no sugerimos de inmediato cambiar el tamaño del orificio, sino que analizamos el patrón de distribución, evaluamos el entorno de uso, y vemos si otro modelo de boquilla podría lograr un mejor rendimiento. Considerando múltiples factores, buscamos lograr el efecto de pulverización deseado por el cliente.