Pérdida de carga en tuberías

Cuando abrimos un grifo o encendemos la ducha, esperamos que el agua fluya con fuerza y sin interrupciones. Pero en ocasiones, la presión es débil o irregular. ¿Qué ocurre? Uno de los motivos más comunes y menos comprendidos es la pérdida de carga en las tuberías. Este fenómeno, habitual tanto en viviendas como en instalaciones industriales, puede afectar el confort en el hogar, aumentar el gasto energético y provocar averías si no se controla a tiempo.

En esta guía te explicamos qué es la pérdida de carga, por qué se produce, cómo puede afectarte y las mejores formas de prevenirla o solucionarla.

¿Qué es la pérdida de carga en tuberías?

La pérdida de carga se refiere a la disminución de la presión del agua a medida que circula por el interior de una tubería. Aunque es un fenómeno natural, cuando la pérdida es excesiva puede generar problemas importantes en el suministro.

Esta caída de presión se debe principalmente a la fricción entre el agua en movimiento y las paredes internas de la tubería. Pero no solo la fricción cuenta. Los obstáculos en el recorrido, como codos, válvulas, estrechamientos o impurezas, también añaden resistencia al flujo del agua, lo que hace que llegue con menos fuerza al punto final, ya sea un grifo, ducha o equipo conectado.

En definitiva, la pérdida de carga es la diferencia de presión que existe entre el inicio del recorrido del agua y su salida, causada por la resistencia que encuentra en su camino.

¿Cuáles son las causas principales de la pérdida de carga?

Aunque la pérdida de carga puede parecer algo técnico, conocer sus causas te ayudará a entender por qué sucede y cómo evitarla. Aquí las más importantes:

Fricción contra las paredes internas

Cada tubería tiene una textura, más o menos rugosa, que ofrece resistencia al paso del agua. Incluso los tubos aparentemente lisos generan una pérdida continua de presión debido al rozamiento interno. Si las tuberías están desgastadas, oxidadas o incrustadas con cal, esta fricción aumenta y, con ello, la pérdida de carga.

Cambios de dirección o codos

Cada vez que el agua cambia de dirección —ya sea por un codo de 90 grados o una curva pronunciada— se generan turbulencias y resistencia adicional. Cuantos más codos tenga la instalación, mayor será la pérdida.

Válvulas, grifos o filtros

Estos elementos interrumpen el flujo normal y pueden convertirse en auténticas barreras si no están bien dimensionados o si se encuentran obstruidos. Un filtro sucio o una válvula defectuosa puede generar una pérdida de carga muy superior a la esperada.

Acumulación de residuos, cal o sedimentos

El paso del tiempo, las aguas duras o el uso inadecuado de la red generan depósitos en el interior de las tuberías. Estos residuos reducen el diámetro útil de la conducción, aumentando la resistencia al paso del agua y afectando directamente a la presión.

Diámetros insuficientes o materiales inadecuados

Un diseño incorrecto o el uso de tuberías demasiado estrechas para la cantidad de agua que deben transportar es una de las causas principales de pérdida excesiva de carga.

Tipos de pérdida de carga: continua y localizada

En la práctica, la pérdida de carga puede clasificarse en dos grandes tipos, y entenderlos es clave para analizar cualquier instalación:

Pérdida de carga continua

Es la que se produce de forma constante a lo largo de toda la longitud de la tubería debido a la fricción interna. Depende directamente del diámetro, la longitud, el caudal del agua y la rugosidad del material de las tuberías. Cuanto más largo sea el recorrido o más rugosas las paredes, mayor será esta pérdida.

Pérdida de carga localizada

Se produce en puntos específicos del sistema, normalmente en codos, empalmes, válvulas, filtros o estrechamientos repentinos. Aunque pueda parecer secundaria, en instalaciones con muchos accesorios o en sistemas domésticos mal diseñados, esta pérdida localizada puede llegar a ser tan importante como la continua.

Cómo realizar el cálculo de la pérdida de carga en tuberías

Para realizar el calculo de perdidas de carga en tuberías, puedes tener en cuenta las siguientes fórmulas:

Ecuación de Darcy-Weisbach

Es una de las ecuaciones más utilizadas para el cálculo de la pérdida de carga en tuberías. La ecuación relaciona la pérdida de carga con el factor de fricción, el diámetro interno de la tubería, la velocidad del fluido y la longitud de la tubería. La ecuación es: hf = f * (L/D) * (V^2/2g), donde hf es la pérdida de carga, f es el factor de fricción, L es la longitud de la tubería, D es el diámetro interno de la tubería, V es la velocidad del fluido y g es la aceleración debido a la gravedad.

Factor de fricción

Es un valor que se utiliza en la ecuación de Darcy-Weisbach y en otras ecuaciones de pérdida de carga. El factor de fricción depende de la rugosidad de la superficie interna de la tubería, del régimen de flujo y de las propiedades del fluido. Hay varias fórmulas y tablas que se pueden utilizar para calcular el factor de fricción, como la ecuación de Colebrook-White.

Ábaco de Moody

El ábaco de Moody es una herramienta gráfica que se utiliza para determinar el factor de fricción en función del número de Reynolds y de la rugosidad relativa de la tubería. El ábaco de Moody se basa en la ecuación de Colebrook-White y permite obtener el factor de fricción con mayor rapidez y precisión que las fórmulas.

Ecuaciones de Manning

Estas ecuaciones se utilizan para calcular la pérdida de carga en canales abiertos, como ríos y canales de riego. Las ecuaciones relacionan la velocidad del agua con el coeficiente de Manning, que depende de la geometría del canal y de la rugosidad de la superficie. Hay varias ecuaciones de Manning que se utilizan en función de la forma del canal, como la ecuación de Chezy y la ecuación de Manning-Strickler.

Fórmula de Hazen-Williams

Esta fórmula se utiliza para calcular la pérdida de carga en tuberías de agua potable. La fórmula relaciona la pérdida de carga con el diámetro interno de la tubería, el caudal y el coeficiente de Hazen-Williams, que depende de la rugosidad de la tubería. La fórmula es: hf = 10.67 * L * (Q/C)^1.85 * D^-4.87, donde hf es la pérdida de carga, L es la longitud de la tubería, Q es el caudal, D es el diámetro interno de la tubería y C es el coeficiente de Hazen-Williams.

Fórmulas de Scimemi

Las fórmulas de Scimemi son una serie de ecuaciones utilizadas para calcular la pérdida de carga en tuberías de sección no circular, como tuberías ovaladas o tuberías de forma elíptica.

Expresión de Scobey

La expresión de Scobey es una ecuación utilizada para calcular la pérdida de carga en tuberías que transportan fluidos no newtonianos, como lodos o pastas. La ecuación tiene en cuenta la viscosidad aparente y el índice de flujo de Bingham del fluido.

Dónde consultar la pérdida de carga hidráulica

En tabla pérdida de carga en tuberías y accesorios puedes consultar la pérdida de carga hidráulica.

Tabla del coeficiente de pérdida de carga en tuberías y accesorios

Accesorio/tubería	Coeficiente de perdida de carga (ζ)
Tubería recta (lisa)	0,02 – 0,05
Codo de 90° (radio largo)	0,35
Codo de 90° (radio corto)	1,5
Codo de 45° (radio largo)	0,18
Codo de 45° (radio corto)	0,75
Te (flujo completo)	0,4
Te (ramal de entrada)	1,5
Válvula de compuerta (abierta)	0,17
Válvula de compuerta (cerrada)	10
Válvula de globo (abierta)	10
Válvula de globo (cerrada)	340
Válvula de retención (disco oscilante)	4
Válvula de retención (disco basculante)	2
Válvula de retención (disco batiente)	10
Válvula de retención (de pie)	2,5

Es importante mencionar que los valores de este coeficiente pueden variar dependiendo de las características específicas de cada instalación, como el diámetro de la tubería, el caudal y la viscosidad del fluido que circula por ella, entre otros factores. Por lo tanto, estos valores son solamente una aproximación y se deben utilizar con precaución.

¿Cómo prevenir o reducir la pérdida de carga?

Aunque es imposible eliminar totalmente la pérdida de carga, un buen diseño y mantenimiento ayudan a minimizarla y a garantizar un funcionamiento óptimo del sistema. Aquí algunas recomendaciones clave:

Planificar bien la instalación

Diseñar las tuberías con diámetros adecuados y evitar, en la medida de lo posible, los cambios bruscos de dirección o las reducciones innecesarias.

Realizar un mantenimiento regular

Limpiar filtros, válvulas y eliminar acumulaciones antes de que afecten el caudal. Un filtro limpio puede hacer la diferencia en la presión final.

Vigilar la calidad del agua

En zonas de aguas duras, usar descalcificadores o sistemas que eviten la formación de depósitos en las tuberías.

Actualizar instalaciones antiguas

Las cañerías viejas, obstruidas o de materiales anticuados tienden a provocar mayores pérdidas de carga. Renovarlas puede ser la mejor solución a medio plazo.

A medida que las tuberías envejecen, pueden acumular sedimentos y obstrucciones, lo que puede reducir el flujo de agua y la presión. La sustitución de las tuberías viejas y dañadas puede ser necesaria para solucionar el problema de la pérdida de presión en la tubería, la cual puede ser realizada por especialistas en desatascos en tuberías. ¡Le esperamos!