Calculadora de Pérdida de Carga

Pérdida de carga es la energía que el fluido pierde al fluir por una tubería, por fricción con las paredes del tubo y por perturbaciones en codos, válvulas y reducciones. Se mide en metros de columna de líquido (mca). Se divide en pérdida distribuida (a lo largo del tubo recto) y pérdida localizada (en los accesorios). Es inevitable — no existe tubería sin fricción — pero se minimiza con el dimensionamiento correcto del diámetro y del trazado.

La pérdida distribuida se calcula por la ecuación de Darcy-Weisbach: h_f = f · (L/D) · v²/(2g), donde f es el factor de fricción, L la longitud, D el diámetro interno, v la velocidad y g la gravedad. El factor f viene de 64/Re en régimen laminar y de la ecuación de Colebrook-White (aproximada explícitamente por Swamee-Jain) en el turbulento. La pérdida localizada de los accesorios es h = ΣK · v²/(2g). La calculadora suma ambas.

Darcy-Weisbach es físico y universal: vale para cualquier fluido y cualquier régimen (laminar o turbulento), pues considera la viscosidad a través del número de Reynolds — es el método correcto para aceites y fluidos viscosos. Hazen-Williams es empírico y más simple (no necesita iterar el factor de fricción), pero solo vale para agua a temperatura ordinaria, en régimen turbulento, usando el coeficiente C del material. Para proyecto crítico de succión, use Darcy-Weisbach.

FB Bombas recomienda velocidad máxima de 1,5 m/s en la succión de bombas centrífugas FBCN con agua, y de 0,5 m/s en la succión de bombas de engranajes FBE con fluidos viscosos. La velocidad alta en la succión aumenta la pérdida de carga (que crece con el cuadrado de la velocidad), reduce el NPSH disponible y favorece la cavitación. En la impulsión, el rango económico típico es de 1 a 3 m/s para agua. La regla general: la succión siempre holgada.

La pérdida de carga en la línea de succión entra en la fórmula del NPSH disponible como sustracción directa: NPSHa = P_abs/γ + Z_s − h_f − P_v/γ. Cada metro de pérdida de carga en la succión es un metro menos de NPSHa. Cuando el NPSHa cae por debajo del NPSHr de la bomba, comienza la cavitación — burbujas de vapor que colapsan y erosionan el rodete. Por eso la succión mal dimensionada es la causa n.º 1 de cavitación en instalaciones industriales.

La rugosidad absoluta ε (que controla el factor de fricción en régimen turbulento) varía mucho con el material: PVC y plásticos ~0,0015 mm, acero inoxidable ~0,015 mm, acero comercial nuevo ~0,045 mm, acero galvanizado ~0,15 mm, hierro fundido asfaltado ~0,12 mm y hierro fundido ~0,26 mm (valores Crane TP-410, tubo nuevo). Los tubos envejecidos e incrustados tienen rugosidad muchas veces mayor — el hierro fundido puede llegar a 0,6–1,2 mm a lo largo de su vida útil, elevando la pérdida de carga.