Calculadora de Pérdidas por Fricción — Ecuación de Darcy-Weisbach — Online y Gratis
La pérdida de carga por fricción es la energía que disipa un fluido al circular por una tubería debido a la fricción entre el fluido y las paredes internas del conducto. Esta calculadora de pérdidas por fricción aplica la ecuación de Darcy-Weisbach, la fórmula más precisa y universalmente aceptada para este cálculo, obteniendo el factor de fricción mediante la ecuación explicita de Swamee-Jain a partir del número de Reynolds y la rugosidad relativa de la tubería. A partir de la longitud del tramo, el diámetro, la velocidad del flujo y la rugosidad absoluta del material, se obtiene la pérdida de carga en metros de columna de agua, un dato indispensable para el diseño de redes de acueducto, sistemas de bombeo y líneas de conducción a presión.
Número de Reynolds: Re = V·D / ν
Factor de fricción (Swamee-Jain): f = 0.25 / [log10(ε/3.7D + 5.74/Re0.9)]²
Pérdida de carga (Darcy-Weisbach): hf = f·(L/D)·(V²/2g)
¿Qué es Pérdidas por Fricción Darcy-Weisbach?
La ecuación de Darcy-Weisbach es la fórmula fundamental de la hidráulica para calcular la pérdida de energía, expresada como pérdida de carga, que experimenta un fluido al circular por una tubería debido a la fricción contra sus paredes internas. Esta pérdida depende de la longitud del tramo, el diámetro de la tubería, la velocidad del flujo y un factor de fricción adimensional que a su vez depende del régimen de flujo (número de Reynolds) y de la rugosidad relativa de las paredes internas del tubo. Antes de la aparición de computadoras y calculadoras, el factor de fricción se obtenia graficamente del diagrama de Moody; hoy en día se calcula de forma explicita mediante fórmulas como la de Swamee-Jain, que aproxima con gran precisión la ecuación implicita de Colebrook-White sin necesidad de iteraciones. Esta calculadora automatiza todo el proceso: a partir de los datos geometricos y del fluido, calcula el número de Reynolds, el factor de fricción y finalmente la pérdida de carga en metros de columna de agua.
Fórmulas utilizadas
Donde L es la longitud de la tubería (m), D es el diámetro interno (mm, convertido a metros), V es la velocidad media del flujo (m/s), ε (epsilon) es la rugosidad absoluta del material de la tubería (mm, convertida a metros; valores típicos: 0.0015 mm en PVC, 0.045 mm en acero comercial, 0.15 mm en hierro fundido), g = 9.81 m/s2 es la gravedad y ν = 1.004×10-6 m2/s corresponde a la viscosidad cinematica del agua a 20°C, valor fijo asumido en esta calculadora.
Ejemplo resuelto paso a paso
Para una tubería de acero comercial con L = 100 m, D = 150 mm, V = 2 m/s y ε = 0.045 mm:
Re ≈ 298 805 (turbulento)
f ≈ 0.0171 (Swamee-Jain)
hf = 0.0171 × (100/0.15) × (2²/19.62) ≈ 2.32 m
¿Cuándo usar esta calculadora?
Se utiliza para dimensionar el diámetro de tuberías en redes de acueducto y sistemas de bombeo, calcular la altura dinámica total necesaria para seleccionar una bomba, y verificar que la pérdida de carga en una línea de conducción no supere los límites admisibles, en conjunto con el tiempo de llenado del tanque asociado.
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