Encuentre la pérdida de carga debido a la fricción en una tubería a partir del factor de fricción, la longitud, el diámetro y la velocidad, vea la caída de presión equivalente o resuelva una variable faltante: hf = f·(L/D)·(v²/2g).
Propiedades de tuberías y fluidos
Rango típico de flujo turbulento: 0,008–0,09 (del gráfico de Moody o ecuación de Colebrook).
Use the internal diameter. 100 mm = 0.1 m.
Standard gravity: 9.81 m/s².
Water ≈ 1000 kg/m³ at room temperature.
Head pérdida
—
Ingrese el factor de fricción, la longitud, el diámetro y la velocidad para calcular.
Caída de presión (kPa)—
Caída de presión (psi)—
Calcula el área, el perímetro, los ángulos interiores y exteriores y la apotema de un polígono regular a partir de su número de lados y la longitud de los lados.
Escenario
Pérdida de carga
Esta tubería (L)
—
Duplica la longitud (2L)
—
La pérdida de carga es directamente proporcional a la longitud: el doble de longitud significa el doble de la pérdida de carga, todo lo demás es igual.
Propiedades de tuberías y fluidos
Water ≈ 1000 kg/m³ at room temperature.
Caída de presión
—
Ingrese el factor de fricción, la longitud, el diámetro, la velocidad y la densidad para calcular.
Head pérdida (m)—
Caída de presión (psi)—
Resolver para una variable faltante
Valor resuelto
—
Elija una variable, establezca la pérdida de carga objetivo e ingrese los otros valores conocidos.
4 min de lectura5 pasos7 términos3 ejemplos6 preguntas frecuenteshf = f · (L/D) · (v²/2g)
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Paso a paso
Cómo usar esta calculadora
5 pasos▸
1
Ingresa el factor de fricción
Escribe el factor de fricción de Darcy f para la tubería. Los valores típicos en flujo turbulento van de 0.008 a 0.09; búscalo en un diagrama de Moody o en la ecuación de Colebrook según la rugosidad y el número de Reynolds de tu tubería.
2
Ingresa la longitud y el diámetro de la tubería
Llena la longitud de la tubería L y el diámetro interno D en metros. Usa el diámetro interno real, no el tamaño nominal o exterior de la tubería.
3
Ingresa la velocidad del flujo
Ingresa la velocidad media del flujo v en m/s. Si solo conoces la tasa de flujo, divídela primero entre el área de la sección transversal de la tubería (πD²/4).
4
Lee la pérdida de carga y la caída de presión
La pestaña Pérdida de Carga muestra la pérdida de carga por fricción en metros junto con la caída de presión equivalente en kPa y psi. Cambia a la pestaña Caída de Presión para el mismo resultado enfocado en ΔP.
5
Despeja una variable faltante
En la pestaña Despejar, elige el factor de fricción o la velocidad, ingresa una pérdida de carga objetivo y los demás valores conocidos, y la calculadora invierte la ecuación por ti.
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Referencia
Fórmula y metodología
1 fórmulas▸
Ecuación de Darcy-Weisbach
hf = f · (L/D) · (v²/2g)
hf es la pérdida de carga por fricción en metros, f es el factor de fricción de Darcy adimensional, L es la longitud de la tubería en metros, D es el diámetro interno de la tubería en metros, v es la velocidad media del flujo en m/s, y g es la aceleración de la gravedad (9.81 m/s²). La caída de presión equivalente se obtiene de ΔP = ρ·g·hf, donde ρ es la densidad del fluido en kg/m³.
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Glosario
Términos clave explicados
7 términos▸
Ecuación de Darcy-WeisbachLa ecuación estándar que relaciona la pérdida de carga por fricción en una tubería con el factor de fricción, la longitud, el diámetro y la velocidad: hf = f(L/D)(v²/2g). Aplica tanto a flujo laminar como turbulento.
Pérdida de cargaLa energía perdida por fricción mientras el fluido fluye a través de una tubería, expresada como una altura equivalente de columna de fluido en metros (o pies). Mayor pérdida de carga significa más energía que el sistema debe suministrar.
Factor de fricciónEl factor de fricción de Darcy f adimensional, que depende de la rugosidad relativa de la tubería y del número de Reynolds. Se encuentra en un diagrama de Moody o se calcula con la ecuación de Colebrook.
Diámetro de tuberíaEl diámetro interno (de perforación) de la tubería, en metros. La pérdida de carga es extremadamente sensible al diámetro ya que aparece a aproximadamente la quinta potencia en la forma de tasa de flujo de la ecuación.
VelocidadLa velocidad media del flujo del fluido a través de la sección transversal de la tubería, en metros por segundo, igual a la tasa de flujo volumétrico dividida entre el área de la sección transversal.
Caída de presiónLa presión perdida a lo largo del tramo de tubería debido a la fricción, ΔP = ρ·g·hf, expresada en pascales, kilopascales o psi. Una bomba o fuente de presión aguas arriba debe superar esta pérdida.
Diagrama de MoodyUn diagrama (o la ecuación de Colebrook equivalente) que da el factor de fricción de Darcy en función del número de Reynolds y la rugosidad relativa de la tubería (ε/D).
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Escenarios
Ejemplos del mundo real
3 ejemplos▸
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Ingeniero de instalaciones
Tramo de suministro de agua de 100 m
Factor de fricción f 0.02Longitud L 100 mDiámetro D 0.1 mVelocidad v 2 m/s
hf = 0.02 × (100/0.1) × (2²/(2×9.81)) ≈ 4.08 m de pérdida de carga. A la densidad del agua (1000 kg/m³) eso equivale a una caída de presión de 40.0 kPa (5.8 psi) — la bomba que alimenta este tramo debe suministrar al menos esa presión adicional.
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Ingeniero de procesos
La misma tubería, enfocada como caída de presión
Factor de fricción f 0.02Densidad ρ 1000 kg/m³
Con la misma pérdida de carga (4.08 m) y la densidad del agua, la pestaña Caída de Presión reporta ΔP = 1000 × 9.81 × 4.08 ≈ 40.0 kPa directamente — útil al dimensionar una bomba contra una especificación de presión del fabricante en lugar de una especificación de carga.
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Diseñador de tuberías
Duplicando la longitud de la tubería
Longitud L 200 m (antes 100 m)Todas las demás entradas sin cambios
La pérdida de carga es directamente proporcional a la longitud, así que duplicar L a 200 m duplica la pérdida de carga a cerca de 8.15 m — exactamente lo que muestra la tarjeta de comparación de escenarios de la pestaña Pérdida de Carga. Todo lo demás en la ecuación permanece fijo.
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Referencia
Citar esta calculadora
APA y MLA▸
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La ecuación de Darcy-Weisbach es la forma estándar y de uso general para calcular la pérdida de carga por fricción en una tubería, aplicable tanto a flujo laminar como turbulento una vez que conoces el factor de fricción. Esta calculadora halla la pérdida de carga, la caída de presión equivalente, o despeja un factor de fricción o velocidad faltante a partir de una pérdida de carga objetivo.
Cómo funciona la ecuación de Darcy-Weisbach
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La ecuación hf = f·(L/D)·(v²/2g) indica que la pérdida de carga por fricción crece linealmente con la longitud de la tubería y con el cuadrado de la velocidad, pero se reduce conforme el diámetro aumenta. El factor de fricción f captura todo sobre la rugosidad interna de la tubería y el régimen de flujo (laminar vs. turbulento) — no es una constante fija, y debe buscarse en un diagrama de Moody o calcularse con la ecuación de Colebrook para un número de Reynolds y rugosidad relativa dados. Una vez que tienes f, el resto del cálculo es álgebra sencilla.
Entradas y qué significan
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La longitud (L) y el diámetro (D) provienen de las dimensiones físicas de la tubería — usa el diámetro interno, no un tamaño nominal de tubería, ya que los diámetros de perforación reales varían según el schedule y el material. La velocidad (v) es la velocidad media del flujo; si solo conoces la tasa de flujo volumétrico, divídela primero entre el área de la sección transversal (πD²/4). Como la pérdida de carga escala con el cuadrado de la velocidad, un pequeño aumento de velocidad (por una tubería más pequeña o mayor tasa de flujo) produce una pérdida de carga desproporcionadamente mayor — esta es la entrada con más probabilidad de sorprender a un usuario primerizo.
Límites y casos extremos
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La ecuación de Darcy-Weisbach solo considera la fricción a lo largo de tubería recta — no incluye las pérdidas menores por accesorios, válvulas, codos o efectos de entrada/salida, que deben sumarse por separado (típicamente como una longitud equivalente o una suma de factores K). Para sistemas de distribución de agua, a veces se usa en su lugar la ecuación empírica de Hazen-Williams porque evita buscar un factor de fricción, a costa de ser específica para agua y menos precisa fuera de su rango de velocidad calibrado. Si tu estimación del factor de fricción es incierta, trata el resultado de pérdida de carga como una estimación y verifícalo con un diagrama de Moody antes de finalizar el diseño de una bomba o sistema.
❓
Preguntas
Preguntas frecuentes
6 preguntas▸
¿Cuál es la fórmula de Darcy-Weisbach?+
hf = f · (L/D) · (v²/2g), donde hf es la pérdida de carga en metros, f es el factor de fricción adimensional, L es la longitud de la tubería, D es el diámetro interno, v es la velocidad media, y g es la aceleración de la gravedad (9.81 m/s²).
¿Cómo encuentro el factor de fricción?+
Búscalo en un diagrama de Moody usando el número de Reynolds y la rugosidad relativa de la tubería (ε/D), o calcúlalo directamente con la ecuación de Colebrook. Los valores típicos de flujo turbulento para materiales de tubería comunes van de cerca de 0.008 a 0.09.
¿Cómo se relaciona la caída de presión con la pérdida de carga?+
La caída de presión es igual a ΔP = ρ·g·hf, donde ρ es la densidad del fluido. Para agua (ρ ≈ 1000 kg/m³), 1 metro de pérdida de carga equivale a cerca de 9.81 kPa (1.42 psi) de caída de presión.
¿Qué unidades usa esta calculadora?+
La longitud, el diámetro y la pérdida de carga están en metros; la velocidad está en metros por segundo; la gravedad está en m/s²; la densidad está en kg/m³. La caída de presión se muestra tanto en kilopascales (kPa) como en libras por pulgada cuadrada (psi) por conveniencia.
¿Qué pasa si la tubería es más larga?+
La pérdida de carga es directamente proporcional a la longitud — duplicar la longitud de la tubería duplica la pérdida de carga, manteniendo todo lo demás constante. La tarjeta de comparación de escenarios de la pestaña Pérdida de Carga muestra esto lado a lado.
¿En qué se diferencia esto de la ecuación de Hazen-Williams?+
Darcy-Weisbach es una ecuación general derivada físicamente que funciona para cualquier fluido y régimen de flujo una vez que conoces el factor de fricción. Hazen-Williams es un atajo empírico calibrado específicamente para el flujo de agua, usando un coeficiente de rugosidad (factor C) en lugar de un factor de fricción.
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