Por qué la tubería se come la presión
Darcy-Weisbach, el factor de fricción y por qué duplicar el diámetro divide la pérdida por treinta
Calcula la pérdida de carga por fricción y la caída de presión en una tubería con la ecuación de Darcy-Weisbach y el factor de fricción de Colebrook. Obtén el número de Reynolds, el factor de fricción sobre el diagrama de Moody, el caudal y la potencia de bombeo, con el cálculo explicado paso a paso.
Pérdida de carga (hf)
8,97m
Caída de presión Δp
0,878 bar
Factor de fricción f
0,0220
Número de Reynolds
99.800
Caudal Q
3,93 L/s
Potencia para vencerla
345 W
Pérdida unitaria
8,97 m/100m
Diagrama de Moody — factor de fricción
Caída de presión a lo largo de la tubería
Fórmula
Pérdida de carga por fricción en una tubería recta. La caída de presión es Δp = ρ·g·hf
Ecuación de Colebrook-White para el factor de fricción en régimen turbulento (se resuelve por iteración). En régimen laminar, f = 64/Re
Explicación
Datos en el SI y número de Reynolds
v = 2 m/s · D = 0,05 m · L = 100 m · ν = 1,00 × 10⁻⁶ m²/s → Re = v·D/ν = 99.800
Factor de fricción según el régimen
Flujo turbulento (Re > 4.000) con rugosidad relativa ε/D = 0,0009 → por Colebrook, f = 0,0220.
Aplicar Darcy-Weisbach
Convertir a presión y potencia de bombeo
Δp = ρ·g·h_f = 0,878 bar. Para mover 3,93 L/s venciendo esta pérdida hacen falta ≈ 345 W de potencia hidráulica.
Referencia
| Material | Rugosidad ε (mm) |
|---|---|
| PVC, polietileno, plástico | 0,0015 |
| Cobre, latón (liso) | 0,0015 |
| Acero comercial / soldado | 0,045 |
| Hierro galvanizado | 0,15 |
| Hierro fundido | 0,26 |
| Hormigón | 0,30 – 3,0 |
Valores orientativos para tubería nueva. La rugosidad aumenta con los años por incrustaciones y corrosión, así que conviene dejar margen en el diseño.
Antes de dimensionar
Cuatro claves para usar bien el resultado y evitar errores habituales de diseño.
Este cálculo da la pérdida primaria en tubería recta. Codos, válvulas, tes y accesorios añaden pérdidas localizadas que se calculan aparte (coeficientes K o longitud equivalente) y se suman a este valor.
Para agua, entre 0,5 y 2 m/s. Por encima de ~3 m/s aparecen ruido, vibraciones y erosión; demasiado baja favorece sedimentos. La velocidad óptima equilibra el coste de la tubería y el del bombeo.
Las incrustaciones y la corrosión aumentan ε con el tiempo, y con ella la pérdida de carga. Dimensiona con un margen y no solo con el valor de tubería nueva.
Darcy-Weisbach es universal: vale para cualquier fluido vía Reynolds y Colebrook. Hazen-Williams es una fórmula empírica más simple, pero solo para agua y en un rango limitado.
Preguntas frecuentes
¿La pérdida de carga incluye codos y válvulas?
No. Aquí se calcula la pérdida por fricción en tubería recta. Las pérdidas localizadas de accesorios (codos, válvulas, tes, reducciones) se calculan con coeficientes K o por longitud equivalente y se suman a este resultado.
¿Cómo se obtiene el factor de fricción?
Depende del régimen: en laminar (Re < 2.300) es exactamente f = 64/Re; en turbulento (Re > 4.000) se resuelve la ecuación de Colebrook-White por iteración, que combina el número de Reynolds y la rugosidad relativa ε/D. En la zona de transición se interpola.
¿En qué se diferencia h_f de Δp?
Son lo mismo expresado de dos formas: h_f es la energía perdida como altura de columna de fluido (m); Δp = ρ·g·h_f es esa misma pérdida como presión (bar, kPa). La potencia de bombeo necesaria es Δp·Q.
¿Necesito calcular antes el número de Reynolds?
La calculadora lo hace por ti a partir de la velocidad, el diámetro y el fluido. Si quieres entender el régimen de flujo en detalle, usa la calculadora del número de Reynolds.
Por qué la tubería se come la presión
Darcy-Weisbach, el factor de fricción y por qué duplicar el diámetro divide la pérdida por treinta
¿El flujo es laminar o turbulento?
Repasa el número de Reynolds, que determina el factor de fricción