calcular perdidas de carga en tuberias - Aaron Graves, PhDude Replica

Calculadora de pérdidas de carga (Darcy-Weisbach)

Introduce los datos del sistema y obtén la pérdida lineal, pérdida local y caída de presión total en segundos.

Caudal Q (m³/h)

Diámetro interno D (mm)

Longitud de tubería L (m)

Material (opcional, para sugerir rugosidad)

Rugosidad absoluta ε (mm) Valores típicos: PVC 0.0015, acero comercial 0.045, hierro fundido 0.26

Viscosidad cinemática ν (m²/s) Agua a 20°C ≈ 1.004×10⁻⁶ m²/s

Densidad ρ (kg/m³)

Suma de coeficientes locales ΣK (codos, válvulas, etc.)

¿Qué son las pérdidas de carga en tuberías?

Las pérdidas de carga son la energía que el fluido “pierde” mientras circula por una tubería debido al rozamiento con las paredes internas y a los accesorios del sistema (codos, válvulas, reducciones, tees, filtros, etc.). En términos prácticos, estas pérdidas se traducen en una caída de presión que la bomba debe compensar.

Si no se estiman correctamente, puedes sobredimensionar o subdimensionar la bomba, aumentar consumo energético o generar un sistema que no cumpla con el caudal de diseño.

Fórmulas usadas por esta calculadora

Ecuación de Darcy-Weisbach (pérdida lineal):
h_f = f · (L/D) · (V² / 2g)

Pérdidas locales:
h_m = ΣK · (V² / 2g)

Pérdida total:
h_total = h_f + h_m
ΔP = ρ · g · h_total

Para el factor de fricción f, la herramienta usa:

f = 64/Re en flujo laminar (Re < 2300).
Aproximación iterativa de Colebrook-White en flujo turbulento.
Interpolación en zona transicional (2300 ≤ Re < 4000).

Cómo usar la calculadora paso a paso

1) Introduce el caudal y la geometría

Ingresa el caudal en m³/h, el diámetro interno real en mm y la longitud total recta de la línea. Usa diámetro interno, no nominal, para evitar errores.

2) Define la rugosidad

Puedes seleccionar un material para cargar una rugosidad orientativa y luego ajustarla manualmente si tienes datos del fabricante o estado real de la tubería.

3) Completa propiedades del fluido y pérdidas locales

Si trabajas con agua a temperatura ambiente, los valores por defecto suelen ser suficientes. En fluidos viscosos o calientes, actualiza ν y ρ para obtener resultados fiables.

4) Interpreta el resultado

Velocidad: útil para verificar si está dentro de rangos recomendados.
Reynolds: identifica régimen de flujo.
f: factor de fricción de Darcy.
h_f, h_m, h_total: en metros de columna de fluido.
ΔP: caída de presión total en kPa y bar.

Recomendaciones de diseño rápido

Evita velocidades excesivas para limitar ruido, desgaste y golpe de ariete.
Incluye pérdidas locales reales: válvulas parcialmente abiertas pueden elevar mucho ΣK.
Si la tubería es antigua, considera rugosidad mayor por incrustaciones/corrosión.
Verifica condiciones de operación mínima y máxima (no solo un punto).
Contrasta siempre con la curva de la bomba para confirmar punto de trabajo.

Ejemplo conceptual

Supón una línea de agua con 12 m³/h, diámetro interno de 80 mm, longitud 150 m, acero comercial, y ΣK = 4. Al calcular, obtendrás una velocidad moderada, un Re normalmente turbulento y una pérdida total que podrás transformar a presión para seleccionar bomba y estimar potencia.

Si duplicas el caudal, la pérdida no se duplica linealmente: suele crecer de forma mucho más fuerte (aproximadamente con el cuadrado de la velocidad), por eso pequeños cambios de caudal pueden impactar significativamente el consumo energético.

Limitaciones y alcance

Esta herramienta está pensada para estimaciones de ingeniería en flujo estacionario, fluido incompresible y una sola fase. Para redes complejas, transitorios, cavitación o fluidos no newtonianos, conviene usar software especializado y validación con datos de campo.