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: .

m³/h
mm
el diámetro interior real, no el nominal
m
mm²/s
agua a 20 °C: 1,0
kg/m³
codos, válvulas, entrada, salida; 0 = solo tubería
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Resultado

Pérdida de carga
Pérdida de carga 0,161 bar (1,64 m de altura)
Detalles
MagnitudValor
Velocidad v = 4Q/(πd²)1,11 m/s
Número de Reynolds Re = v·d/ν88.419
Régimenturbulento (Re > 4000)
Rugosidad k0,0457 mm
Factor de fricción λ0,0210
Pérdida en tubería λ·(L/d)·v²/2g1,64 m
Pérdida de carga total1,64 m
Caída de presión Δp = ρ·g·H0,161 bar = 16,06 kPa
Pérdida en tubería por 100 m1,64 m
Calculado para tubería llena, flujo permanente y rugosidad de tubería nueva; las tuberías viejas, incrustadas o sucias pierden más.

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)

CaudalØ interiorLongitudTuberíaλPérdida
20 m³/h80 mm100 macero0,02100,161 bar
10 m³/h50 mm50 macero0,02290,229 bar
5 m³/h40 mm30 mplástico0,02150,098 bar
50 m³/h100 mm200 mhierro fundido0,02610,818 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

Última actualización: · Principios editoriales

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