La pérdida de carga es la energía que pierde el agua al circular por la tubería: por fricción con la pared a lo largo del tramo y en cada accesorio (codos, válvulas, tes…). Se expresa como altura de columna de agua.
Cómo funciona
Cómo usar la calculadora
- Elige qué quieres calcular: la pérdida de carga, el diámetro necesario para una pérdida máxima o el caudal que conduce la tubería.
- Elige la fórmula de fricción y el material: la calculadora propone su C o su ε, que puedes cambiar.
- Ingresa los datos en la unidad que prefieras: cada campo tiene su selector. Puedes escribir los decimales con coma o con punto.
- Añade los accesorios del tramo o un porcentaje de pérdidas menores, y pulsa «Calcular».
Diámetro y caudal
En el modo «Diámetro», la calculadora busca el diámetro interior con el que la pérdida total —fricción más pérdidas menores— iguala la pérdida máxima. Es un diámetro teórico: elige el tubo comercial con un diámetro interior igual o mayor e indícalo como diámetro adoptado para conocer la pérdida real.
En el modo «Caudal», busca el caudal con el que la pérdida total iguala la pérdida máxima: es la capacidad de la tubería con esa pérdida.
Hipótesis y límites
- Conducción de agua a presión, a sección llena, con flujo permanente.
- Agua a 20 °C: viscosidad cinemática ν = 1,0·10⁻⁶ m²/s.
- Con Darcy-Weisbach, régimen turbulento (Re ≥ 4000): la ecuación de Swamee-Jain no vale en régimen laminar ni de transición.
- Hazen-Williams es una fórmula empírica para agua; no debe usarse con otros fluidos.
- Aceleración de la gravedad g = 9,81 m/s².
Fórmulas y método
Hazen-Williams
hf = 10,67 · L · Q1,852 / (C1,852 · D4,87)
Fórmula empírica para agua a temperatura ordinaria. En unidades SI: Q en m³/s; D y L en m; h_f en m.
Darcy-Weisbach y Swamee-Jain
hf = f · (L/D) · V2/(2g)
f = 0,25 / [log10(ε/(3,7·D) + 5,74/Re0,9)]2, con Re = V·D/ν
El factor de fricción f se obtiene con la ecuación explícita de Swamee-Jain, válida en régimen turbulento.
Pérdidas menores
hm = ΣK · V2/(2g)
Cada accesorio añade una pérdida proporcional a la altura de velocidad. Como alternativa, se pueden estimar como un porcentaje de la pérdida por fricción.
Coeficientes por material
Valores típicos para tubería nueva o en buen estado. El valor real depende del estado del tubo, su antigüedad y la calidad del agua.
| Material | C (Hazen-Williams) | ε (mm) |
|---|---|---|
| PVC / PEAD | 150 | 0,0015 |
| Cobre | 140 | 0,0015 |
| Acero comercial | 140 | 0,045 |
| Fundición dúctil revestida de cemento | 140 | 0,1 |
| Concreto | 130 | 0,3 |
| Acero galvanizado | 120 | 0,15 |
| Fundición gris | 130 | 0,26 |
Coeficientes K de accesorios
Valores típicos según Crane (TP-410). Dependen del fabricante, del diámetro y del tipo de unión.
| Accesorio | K |
|---|---|
| Codo 90° radio estándar | 0,9 |
| Codo 90° radio largo | 0,6 |
| Codo 45° | 0,4 |
| Te, paso directo | 0,6 |
| Te, salida lateral | 1,8 |
| Válvula de compuerta abierta | 0,2 |
| Válvula de mariposa abierta | 0,3 |
| Válvula de globo abierta | 10 |
| Válvula de retención | 2,5 |
| Entrada de borde recto | 0,5 |
| Salida a depósito | 1 |
Preguntas frecuentes
¿Qué fórmula uso, Hazen-Williams o Darcy-Weisbach?
Hazen-Williams es habitual en redes de agua potable y sencilla, pero empírica y solo para agua. Darcy-Weisbach es general y más exacta en un rango amplio de diámetros y velocidades, a cambio de necesitar la rugosidad absoluta. Si la normativa de tu proyecto exige una, usa esa.
¿Por qué hay que dar el diámetro interior?
La pérdida depende del diámetro por el que pasa el agua. El diámetro nominal de un tubo comercial no coincide con el interior, que depende del espesor de pared y de la clase de presión.
¿Qué hago con el diámetro teórico?
Elige el tubo comercial con un diámetro interior igual o mayor e indícalo como diámetro adoptado: la calculadora da la pérdida real y la velocidad con ese tubo.
¿En qué unidades trabaja la calculadora?
Puedes escribir cada dato en la unidad que prefieras (L/s, gal/min, mm, pulgadas, metros o pies de columna de agua…) o cambiarlas todas a la vez con el selector de sistema. El cálculo se hace siempre en el Sistema Internacional.
Referencias
- Saldarriaga, J. (2007). Hidráulica de tuberías. Alfaomega.
- White, F. M. (2011). Fluid Mechanics (7.ª ed.). McGraw-Hill.
- Crane Co. (1988). Flow of Fluids Through Valves, Fittings and Pipe (Technical Paper 410).