Calcolo perdite di carico distribuite in un tubo rettilineo

Questo strumento esegue il calcolo perdite di carico con l’equazione di Darcy-Weisbach del lessico pompe KSB e le formule del fattore d’attrito di EPANET 2.2 dell’agenzia ambientale statunitense EPA. Esempio: 20 m³/h d’acqua in 100 m di tubo d’acciaio con diametro interno 80 mm perdono 1,64 m di prevalenza, cioè 0,161 bar.

Esempio: Portata Q 20 m³/h · Diametro interno d 80 mm · Lunghezza del tubo L 100 m · Materiale (scabrezza del tubo nuovo): acciaio (0,046 mm) · Viscosità cinematica ν 1 mm²/s · Densità ρ 1000 kg/m³ → Perdita di carico: Perdita di carico 0,161 bar (1,64 m di colonna). Fonte: 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). Aggiornato al: .

m³/h
mm
il diametro interno reale, non il DN
m
mm²/s
acqua a 20 °C: 1,0
kg/m³
curve, valvole, imbocco, sbocco; 0 = solo tubo
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Risultato

Perdita di carico
Perdita di carico 0,161 bar (1,64 m di colonna)
Dettagli
GrandezzaValore
Velocità v = 4Q/(πd²)1,11 m/s
Numero di Reynolds Re = v·d/ν88.419
Regime di mototurbolento (Re > 4000)
Scabrezza k0,0457 mm
Fattore d’attrito λ0,0210
Perdita nel tubo λ·(L/d)·v²/2g1,64 m
Perdita di carico totale1,64 m
Caduta di pressione Δp = ρ·g·H0,161 bar = 16,06 kPa
Perdita nel tubo ogni 100 m1,64 m
Valore calcolato per tubo pieno, moto stazionario e scabrezza del tubo nuovo; tubi vecchi, incrostati o sporchi perdono di più.

Come si calcola

Perdita di carico = λ × (L ÷ d) × v² ÷ 2g. È l’equazione di Darcy-Weisbach come la riporta KSB per un tubo rettilineo a sezione circolare. v è la velocità 4Q ÷ (π d²), L la lunghezza, d il diametro interno e g = 9,80665 m/s². Moltiplicando per densità e g si ottiene la caduta di pressione: Δp = ρ · g · H.

Da dove viene il fattore d’attrito λ

λ dipende dal numero di Reynolds Re = v·d/ν e dalla scabrezza relativa k/d. Il calcolatore usa le stesse tre formule del software EPANET 2.2 dell’EPA: sotto Re 2000 il valore laminare 64/Re, sopra Re 4000 l’approssimazione di Swamee e Jain dell’equazione di Colebrook-White, λ = 0,25/[log(k/3,7d + 5,74/Re^0,9)]², e in mezzo un’interpolazione cubica. Le scabrezze dei tubi nuovi sono quelle della tabella 3.2 di EPANET (in millesimi di piede): acciaio 0,15, ghisa 0,85, zincato 0,5, plastica 0,005, calcestruzzo da 1,0 a 10.

Esempi (acqua, ν = 1,0 mm²/s, 1000 kg/m³)

PortataØ internoLunghezzaTuboλPerdita
20 m³/h80 mm100 macciaio0,02100,161 bar
10 m³/h50 mm50 macciaio0,02290,229 bar
5 m³/h40 mm30 mplastica0,02150,098 bar
50 m³/h100 mm200 mghisa0,02610,818 bar

Un olio denso con ν = 100 mm²/s e 900 kg/m³ scorre in regime laminare: 2 m³/h in 20 m di tubo da 50 mm danno Re ≈ 141, λ = 0,4524 e 0,065 bar.

Diametro, scabrezza e perdite localizzate

KSB avverte che il diametro interno entra quasi alla quinta potenza: un diametro più piccolo del 5 % aumenta la perdita fino al 30 %. Nel primo esempio 76 mm invece di 80 mm danno 0,207 bar invece di 0,161 bar. Un tubo d’acciaio vecchio con k = 0,3 mm arriva a 0,225 bar. Curve e valvole si sommano come Σζ · v²/2g; la tabella 3.3 di EPANET indica per esempio 0,9 per una curva stretta, 0,2 per una saracinesca aperta, 0,5 per l’imbocco e 1,0 per lo sbocco. Con Σζ = 3,5 il primo esempio arriva a 1,86 m e 0,182 bar.

La portata di un tubo a una data velocità si ricava con il calcolo portata tubo, il solo regime di moto con il calcolo del numero di Reynolds e la potenza richiesta dalla pompa con il calcolo potenza pompa.

Domande frequenti

Come si calcolano le perdite di carico in una tubazione?

Si trovano v = 4Q/(πd²), il numero di Reynolds e il fattore d’attrito λ, poi H = λ · (L/d) · v²/2g e Δp = ρ · g · H. Per 20 m³/h in 100 m di acciaio da 80 mm: 1,64 m ovvero 0,161 bar.

Quale formula usa per il fattore d’attrito?

Le formule di EPANET 2.2: 64/Re in regime laminare, Swamee-Jain in regime turbolento oltre Re 4000 e un’interpolazione nella zona intermedia.

Che scabrezza devo inserire?

Per tubi nuovi i valori EPANET: acciaio 0,046 mm, ghisa 0,26 mm, zincato 0,15 mm, plastica 0,0015 mm. Tubi vecchi o incrostati sono più ruvidi; KSB usa 0,30 mm per un acciaio leggermente incrostato.

Perché il diametro conta tanto?

A parità di portata, la perdita è circa inversamente proporzionale alla quinta potenza del diametro interno: un tubo più stretto perde molto di più. Secondo KSB, il 5 % di diametro in meno porta fino al 30 % di perdita in più: nell’esempio 0,207 invece di 0,161 bar.

Come considero curve e valvole (perdite localizzate)?

Si sommano i coefficienti di perdita e si inserisce Σζ. Ogni coefficiente aggiunge ζ · v²/2g; con Σζ = 3,5 l’esempio passa da 1,64 m a 1,86 m.

Vale anche per liquidi diversi dall’acqua?

Sì, Darcy-Weisbach vale per tutti i liquidi: inserire viscosità cinematica e densità alla temperatura di esercizio. Il risultato è un valore calcolato per tubo pieno e moto stazionario; per i gas è solo una stima.

Fonti e riferimenti normativi

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