P RDIDAS DE CARGA FRICCIONALES

DETERMINACIÓN DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA
I. PÉRDIDAS DE CARGA FRICCIONALES
La pérdida de carga que tiene lugar en una conducción representa la pérdida de
energía de un flujo hidráulico a lo largo de la misma por efecto del rozamiento.
A continuación se resumen las principales fórmulas empíricas empleadas en el cálculo
de la pérdida de carga que tiene lugar en tuberías:
1. Darcy-Weisbach
2.Hazen-Williams
3. Fair-Whipple-Hsiao
La fórmula más tradicional para el cálculo de las pérdidas de carga por fricción en una
tubería es la fórmula de Darcy-Weisbach:
1. Darcy-Weisbach
Δf = f · (L / D) · (v2 / 2g)

Fórmula de Darcy-Weisbach

En función del caudal, la expresión queda de la siguiente forma:
Δf = 0,0826 · f · (Q2/D5) · L

Fórmula de Darcy-Weisbach

Donde:
·

Δf: pérdida de carga o de energía(m)

·

f: coeficiente de fricción (adimensional)

·

L: longitud de la tubería (m)

·

D: diámetro interno de la tubería (m)

·

v: velocidad media (m/s)

·

g: aceleración de la gravedad (m/s2)

·

Q: caudal (m3/s)

Esta fórmula sirve para cualquier flujo en cualquier condición, pero tiene el
inconveniente de que la determinación del factor de fricción f es compleja, pues
depende de variosfactores como el tipo de flujo o la rugosidad de la tubería.

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2. Manning (Tubería llena)
Las ecuaciones de Manning se suelen utilizar en canales. Para el caso de las tuberías
son válidas cuando el canal es circular y está parcial o totalmente lleno o cuando el
diámetro de la tubería es muy grande. La expresión es la siguiente:
Δf = 10,3 · n2 · (Q2/D5,33) · L
En donde:
· Δf: pérdida de carga o deenergía (m)
· n: coeficiente de rugosidad (adimensional)
· D: diámetro interno de la tubería (m)
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· Q: caudal (m /s)
· L: longitud de la tubería (m)

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING DE MATERIALES
Material

n

Material

n

Plástico (PE, PVC)

0,006-0,010

Fundición

0,012-0,015

Poliéster reforzado con
fibra de vidrio

0,009

Hormigón

0,012-0,017

Acero

0,010-0,011

Hormigón revestido0,016-0,022

Hierro galvanizado

0,015-0,017

Revestimiento bituminoso

0,013-0,016

3. Hazen-Williams:
Una de las fórmulas más usadas en Chile para el cálculo de pérdidas friccionales es la
de Hazen-Williams:
Δf = 10,674 · [Q1,852/ (C1,852 · D4,86)] · L
En donde:
·
·
·
·
·

Δf: pérdida de carga o de energía (m)
C: coeficiente de rugosidad (adimensional)
D: diámetro interno de la tubería (m)
Q: caudal(m3/s)
L: longitud de la tubería (m)

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No obstante su utilidad, esta fórmula sólo es válida para agua que fluye a
temperaturas ordinarias (5º - 25º) y no considera el efecto de la viscosidad de un
fluido distinto que circule por una tubería, lo cual también influiría en la magnitud de
las pérdidas de carga.
Se requiere, por tanto, incluir el efecto del rozamiento interno del fluido y el efectodel rozamiento de éste con las paredes de la tubería, en las fórmulas de pérdidas de
carga para distintos tipos de fluidos.

4. Fair-Whipple-Hsiao:
Ésta es la fórmula utilizada por normativa en Chile para el cálculo de pérdidas de
carga en redes de agua potable:
Δf = 676,745 · [Q1,751/ (D4,753)] · L

(Agua fría)

En donde:
·
·
·
·

Δf: pérdida de carga o de energía (m)
D: diámetro interno de latubería (m)
Q: caudal (m3/s)
L: longitud de la tubería (m)

II. PÉRDIDAS DE CARGA SINGULARES
Además de las pérdidas de carga por rozamiento, se producen otro tipo de pérdidas
que se originan en puntos singulares de las tuberías (cambios de dirección, codos,
juntas, etc.) y que se deben a fenómenos de turbulencia. La suma de estas pérdidas
de carga accidentales o localizadas más las pérdidas porrozamiento dan las pérdidas
de carga totales.
Salvo casos excepcionales, las pérdidas de carga localizadas sólo se pueden
determinar de forma experimental, y puesto que son debidas a una disipación de
energía motivada por las turbulencias, pueden expresarse en función de la altura de
velocidad corregida mediante un coeficiente empírico (K):
Δs = K · (v2 / 2g)

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En donde:
·
·
·
·

Δs: pérdida de...