Formulas Emp Ricas Para Di Metro De Tuber As

Cátedra de Ingeniería Rural

Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Agrícola de Ciudad Real

Tema 7. Fórmulas empíricas para el cálculo de pérdidas de
carga continuas en tuberías
1.
2.
3.
4.
5.

Fórmulas para el régimen turbulento liso
Fórmulas para el régimen turbulento en la zona de transición
Fórmulas para el régimen turbulento rugoso
Velocidades mínimas y máximas
Diseño económico detuberías. Concepto de diámetro óptimo

Las fórmulas empíricas han sido deducidas experimentalmente para los
distintos materiales y responden a la forma general hc=c⋅Qα⋅D-β⋅L, siendo c un
coeficiente de proporcionalidad y 1.75≤β≤2. El coeficiente c no es
adimensional, y por tanto, hay que utilizar las unidades adecuadas.
Siempre que no se indique lo contrario, las unidades empleadas en las
fórmulascorresponden al sistema internacional, es decir:
Q = m3/s

D=m

L=m

v = m/s

J = o/1

hc = mca

En cierto modo, β es un indicador del régimen hidráulico, ya que
aumenta conforme se incrementa el número de Reynolds, es decir, según el
régimen es más turbulento. En riegos localizados de alta frecuencia se
aconseja el empleo de fórmulas con β=1.75, no siendo adecuadas aquéllas en
que β>1.80. Es porello que, al adoptar el coeficiente reductor de las pérdidas
de carga en función del número de derivaciones de la tubería o coeficiente de
Christiansen (F), se toma β=1.75 para riego por goteo mientras que β=1.80 en
riegos por aspersión, como veremos en el siguiente bloque temático.
En el régimen crítico, 2000 64 

relación de Hagen-Poiseuille para régimenlaminar  f =
 , ya que el flujo es
Re 

inestable y se comporta unas veces como laminar y otras como turbulento. En
el caso de tuberías de plástico (PVC ó PE) puede utilizarse la fórmula de
Blasius para el régimen turbulento liso con bastante aproximación, ya que el
error cometido no supera el 2%.

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1. Fórmulas para el régimen turbulento liso.
En el régimen turbulento liso, f = f(Re), (Re)r ≤ 3.5-5 y β=1.75.

Blasius
f=

(1911)

0.316
Re0.25

Para una temperatura del agua de 20ºC, h C = 0.00078 ⋅

Q 1.75
⋅L
D 4.75

Con Q (l/h) y D (mm), la ecuación quedaría:
Q 1.75
h C = 0.473 ⋅ 4.75 ⋅ L
D
Válida para tubos lisos y 3⋅103 < Re < 105. Muy indicada para tuberías de
plástico en riegolocalizado.

Cruciani – Margaritora
J (%) =

0.099 1.75
⋅Q
D4.75

Se emplea en tuberías de polietileno (PE) y para 105 < Re < 106.

2. Fórmulas para el régimen turbulento en la zona de
transición.
En este caso, f = f(Re, K/D), 5 < (Re)r ≤ 70 y 1.75 < β <2.

Scimeni
Se emplea en tuberías de fibrocemento.
La ecuación de Scimeni para la velocidad es

v = 158 ⋅ R 0.68 ⋅ J0.56 , y

como el radio hidráulicopara tuberías circulares es R = D/4, quedaría:

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v = 61.5 ⋅ D0.68 ⋅ J0.56
Q = v ⋅ s ⇒ Q = 48.3 ⋅ D 2.68 ⋅ J 0.56
Despejando:

J = 0.00098 ⋅

Q 1.79
D 4.79

Hazen – Williams (1903)
f=

13.69 ⋅ g
c ⋅ v 0.15 ⋅ D0.17
1 .85

Introduciendo este valor en la ecuación general de Darcy-Weisbach,
poniendo lavelocidad en función del caudal y operando, se obtiene:
hC =

10.7
⋅ Q 1.85 ⋅ L
4 .87
c
⋅D
1.85

Ecuación válida para diámetros no inferiores a 50 mm.
Los valores del coeficiente c de Hazen-Williams para los distintos
materiales, clase y estado de los tubos, son los siguientes:
Material, clase y estado del tubo

c

Tuberías de plástico nuevas
Tuberías muy pulidas (fibrocemento)
Tuberías de hierronuevas y pulidas
Tuberías de hormigón armado
Tuberías de acero nuevas
Tuberías de palastro roblonado nuevas
Tuberías de acero usadas
Tuberías de fundición nuevas
Tuberías de palastro roblonado usadas
Tuberías de fundición usadas

150
140
130
128
120
114
110
100
97
90-80

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Scobey
Se emplea...

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