Pérdida de carga en tuberías

La pérdida de carga en tuberías se refiere a la disminución de presión que ocurre a medida que un fluido fluye a través de una tubería debido a la fricción y la resistencia que encuentra en su camino. Esta pérdida de carga se puede deber a varios factores, como la longitud y el diámetro de la tubería, la viscosidad del fluido, la rugosidad de la superficie interna de la tubería, la velocidad del flujo y las pérdidas locales.

Qué es la pérdida de carga de fluidos

La pérdida de carga de fluidos es un término utilizado en ingeniería de fluidos para describir la disminución de la energía total de un fluido a medida que fluye a través de un conducto, tubería u otro tipo de canalización. Esta pérdida de energía se debe a la fricción y a la resistencia que el fluido encuentra en su camino, lo que hace que su velocidad y presión disminuyan.

Qué influye en la pérdida de carga en cañerías

Los factores que influyen en pérdida de carga en tuberías de agua son:

Longitud

Cuanto mayor sea la longitud de la tubería, mayor será la pérdida de carga debido a la fricción que se produce entre el fluido y la pared interna de la tubería.

Caudal

Cuanto mayor sea el caudal o la cantidad de fluido que fluye a través de la tubería, mayor será la pérdida de carga debido a que el fluido tendrá una mayor velocidad y, por lo tanto, se producirá una mayor fricción.

Material

El tipo de material de la tubería también puede influir en la pérdida de carga. Las tuberías con paredes lisas y sin obstrucciones internas generan menos pérdida de carga que las tuberías corroídas o con superficies rugosas o irregulares.

Tipo de fluido

La viscosidad del fluido y su densidad también pueden influir en la pérdida de carga. Los fluidos más viscosos y densos generarán más pérdida de carga debido a que ofrecen mayor resistencia al flujo.

Tipos de pérdida de carga en tuberías de agua

Los tipos de pérdida de carga en tuberías son:

Continuas

Las pérdidas de carga continuas se producen debido a la fricción entre el fluido y las paredes de la tubería, y se extienden a lo largo de toda la longitud de la tubería. Las pérdidas de carga continuas están influenciadas por factores como la viscosidad del fluido, la velocidad de flujo, el diámetro y la rugosidad de la tubería. En muchas ocasiones, el diámetro del conducto se ve influenciado por la acumulación de suciedad, por lo que le recomendamos limpiar las tuberías de sarro para volver a disfrutar de un buen flujo de agua.

Localizadas

Las pérdidas de carga localizadas se producen debido a la presencia de elementos en la tubería, como válvulas, codos, reducciones, etc., que generan turbulencias en el flujo del fluido. Estas pérdidas de carga son más intensas en la zona donde se encuentra el elemento, y pueden ser cuantificadas mediante el uso de coeficientes de pérdida localizados.

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 solucionar la pérdida de presión de una tubería

Si necesitas solucionar la pérdida presión tubería, puedes tener en cuenta los siguientes puntos:

Mejorar el sistema de bombeo

Puede incluir la instalación de una bomba más potente o la reparación de una bomba existente que esté funcionando mal.

Mantener una velocidad óptima

Las tuberías tienen una velocidad de flujo óptima, por lo que es importante que te asegures de que no estén funcionando por encima o por debajo de esta velocidad. Esto lo puedes lograr ajustando la configuración de la bomba o agregando válvulas reguladoras de flujo.

Cambiar las tuberías viejas

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!