Calculadora pérdida de carga por fricción en una tubería recta
Esta calculadora pérdida de carga usa la ecuación de Darcy-Weisbach del léxico de bombas de KSB y las fórmulas del factor de fricción de EPANET 2.2, el programa de la agencia ambiental de EE. UU. (EPA). Ejemplo: 20 m³/h de agua por 100 m de tubo de acero de 80 mm de diámetro interior pierden 1,64 m de altura, es decir 0,161 bar.
Ejemplo: Caudal Q 20 m³/h · Diámetro interior d 80 mm · Longitud de la tubería L 100 m · Material (rugosidad de tubería nueva): acero (0,046 mm) · Viscosidad cinemática ν 1 mm²/s · Densidad ρ 1000 kg/m³ → Pérdida de carga: Pérdida de carga 0,161 bar (1,64 m de altura). Fuente: KSB Centrifugal Pump Lexicon, “Head loss”: H_v = λ · (L/d) · v²/(2g), v = 4Q/(πd²), Re = v·d/ν (water 20 °C: ν = 1.00 · 10⁻⁶ m²/s), laminar λ = 64/Re, valves and fittings H_v = ζ · v²/(2g); 5 % smaller bore → up to 30 % more head loss (read 09.10.2026). Actualizado: .
Cómo se calcula
Pérdida de carga = λ × (L ÷ d) × v² ÷ 2g. Es la ecuación de Darcy-Weisbach tal como la da KSB para una tubería recta de sección circular. v es la velocidad 4Q ÷ (π d²), L la longitud, d el diámetro interior y g = 9,80665 m/s². Multiplicando por la densidad y g se obtiene la caída de presión: Δp = ρ · g · H.
De dónde sale el factor de fricción λ
λ depende del número de Reynolds Re = v·d/ν y de la rugosidad relativa k/d. La calculadora usa las mismas tres fórmulas que EPANET 2.2 de la EPA: por debajo de Re 2000 el valor laminar 64/Re (Hagen-Poiseuille), por encima de Re 4000 la aproximación de Swamee y Jain a la ecuación de Colebrook-White, λ = 0,25/[log(k/3,7d + 5,74/Re^0,9)]², y entre ambos una interpolación cúbica. Las rugosidades de tubería nueva son las de la tabla 3.2 de EPANET (en milésimas de pie): acero 0,15, hierro fundido 0,85, galvanizado 0,5, plástico 0,005, hormigón 1,0 a 10.
Ejemplos (agua, ν = 1,0 mm²/s, 1000 kg/m³)
| Caudal | Ø interior | Longitud | Tubería | λ | Pérdida |
|---|---|---|---|---|---|
| 20 m³/h | 80 mm | 100 m | acero | 0,0210 | 0,161 bar |
| 10 m³/h | 50 mm | 50 m | acero | 0,0229 | 0,229 bar |
| 5 m³/h | 40 mm | 30 m | plástico | 0,0215 | 0,098 bar |
| 50 m³/h | 100 mm | 200 m | hierro fundido | 0,0261 | 0,818 bar |
Un aceite espeso con ν = 100 mm²/s y 900 kg/m³ fluye en régimen laminar: 2 m³/h por 20 m de tubo de 50 mm dan Re ≈ 141, λ = 0,4524 y 0,065 bar.
Diámetro, rugosidad y pérdidas menores
KSB advierte que el diámetro interior entra casi a la quinta potencia: un diámetro un 5 % menor aumenta la pérdida hasta un 30 %. En el primer ejemplo, 76 mm en lugar de 80 mm dan 0,207 bar en vez de 0,161 bar. Un acero viejo con k = 0,3 mm llega a 0,225 bar. Codos y válvulas se suman como Σζ · v²/2g; la tabla 3.3 de EPANET da por ejemplo 0,9 para un codo de radio corto, 0,2 para una válvula de compuerta abierta, 0,5 para la entrada y 1,0 para la salida. Con Σζ = 3,5 el primer ejemplo llega a 1,86 m y 0,182 bar.
El caudal de una tubería a cierta velocidad se calcula con caudal en tubería, solo el régimen con la calculadora del número de Reynolds y la pérdida en psi con bar a psi.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la pérdida de carga en una tubería?
Se calcula v = 4Q/(πd²), el número de Reynolds y el factor λ; luego H = λ · (L/d) · v²/2g y Δp = ρ · g · H. Para 20 m³/h en 100 m de acero de 80 mm: 1,64 m o 0,161 bar.
¿Qué fórmula del factor de fricción usa?
Las de EPANET 2.2: 64/Re en flujo laminar, Swamee-Jain en flujo turbulento por encima de Re 4000 y una interpolación entre ambos.
¿Qué rugosidad debo introducir?
Para tubería nueva, los valores de EPANET: acero 0,046 mm, hierro fundido 0,26 mm, galvanizado 0,15 mm, plástico 0,0015 mm. Las tuberías viejas son más rugosas; KSB usa 0,30 mm para acero ligeramente incrustado.
¿Por qué influye tanto el diámetro?
Con el mismo caudal, la pérdida es aproximadamente inversamente proporcional a la quinta potencia del diámetro interior: un tubo más estrecho pierde mucho más. Según KSB, un 5 % menos de diámetro supone hasta un 30 % más de pérdida: en el ejemplo 0,207 en vez de 0,161 bar.
¿Cómo incluyo codos y válvulas?
Sume sus coeficientes de pérdida e introduzca Σζ. Cada uno añade ζ · v²/2g; con Σζ = 3,5 el ejemplo pasa de 1,64 m a 1,86 m.
¿Sirve para otros líquidos además del agua?
Sí, Darcy-Weisbach vale para todos los líquidos: introduzca la viscosidad cinemática y la densidad a la temperatura de trabajo. El resultado es un valor calculado para tubería llena y flujo permanente; para gases es solo una estimación.
Fuentes y base legal
- KSB Centrifugal Pump Lexicon, “Head loss”: H_v = λ · (L/d) · v²/(2g), v = 4Q/(πd²), Re = v·d/ν (water 20 °C: ν = 1.00 · 10⁻⁶ m²/s), laminar λ = 64/Re, valves and fittings H_v = ζ · v²/(2g); 5 % smaller bore → up to 30 % more head loss (read 09.10.2026)
- U.S. EPA, EPANET 2.2 user manual (Spanish edition): Table 3.2 Darcy-Weisbach roughness of new pipe (10⁻³ ft), Table 3.3 minor loss coefficients, Chapter 12: 64/Re, Swamee-Jain f = 0.25/[log(ε/3.7d + 5.74/Re^0.9)]², cubic interpolation 2000 < Re < 4000 (read 09.10.2026)
- NIST SP 811, Appendix B.8 – 1 ft = 0.3048 m, standard acceleration of gravity 9.806 65 m/s², 1 bar = 10⁵ Pa (read 09.10.2026)
Última actualización: · Principios editoriales
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