El cálculo de las pérdidas

By 2 septiembre, 2013 Hidráulica 28 Comments
cálculo de las pérdidas

A no ser que seas Concha Velasco, sabrás que cuando hablo del cálculo de las pérdidas me refiero a las de carga de una instalación a presión… Maneras de obtenerlas hay muchas, pero permíteme que te explique las dos más habituales para realizar el cálculo de las pérdidas de carga.

cálculo de las pérdidas

Foto by coward lyon from freedigitalphotos

La pérdida de carga… o de energía

Si viviéramos en un mundo ideal, seríamos capaces de transportar grandes cantidades agua de un punto a otro sin tener que hacer mucho dispendio en energía o con pocos desniveles… Pero la realidad es muy distinta, y el hecho de que circule agua por el interior de una conducción provoca unas pérdidas de energía que se deben tener en cuenta cuando se diseña una red a presión.

Gracias al Sr. Bernoulli, y más concretamente a su trinomio, los ingenieros que nos dedicamos a la hidráulica podemos manejar sin muchos quebraderos de cabeza el movimiento de los fluidos basándonos en términos de energía, la cual se divide en tres términos: el geométrico, el manométrico y el cinético.

Pensad que antes de que el Sr. Bernoulli hiciese acto de presencia, el correcto diseño de las conducciones hidráulicas fue durante siglos un auténtico problemón…

El mundo real de las pérdidas

Así pues, ya sabemos que en la realidad los fluidos tienen una viscosidad que provocan un rozamiento entre el mismo y la conducción (y entre las propias partículas del fluido) que debe ser vencido mediante un gasto de energía, el cuál en la hidráulica se la conoce como pérdidas de carga.

Muchos han sido los que han desarrollado una manera para poder realizar el cálculo de las pérdidas, pero todos parten del mismo origen: Darcy-Weisbach, quienes determinaron una expresión para obtener las pérdidas de carga continuas unitarias a partir de distintos parámetros… pero uno de ellos era un dichoso factor que es función del número de Reynolds que define los regímenes de movimiento del fluido, el factor de fricción f… y ahí es donde distintos autores desarrollaron sus métodos de obtención del factor que dieron origen a las distintas fórmulas para el cálculo de las pérdidas de carga.

Entre todos ellos quiero destacaros a dos:

  • Hazen-Williams: método sólo válido para agua que fluye a temperaturas ordinarias entre 5ºC y 25ºC. Su fórmula es sencilla y depende básicamente de un coeficiente de rugosidad ‘C’ propio de cada material de la conducción. Su expresión es la siguiente:

cálculo de las pérdidas_HW

  • Colebrook-White: válida para todo tipo de fluidos y materiales, es la más exacta y universal… pero tiene su truco, ya que la obtención del coeficiente de fricción necesita de iteraciones… no en vano se trata de una ecuación implícita:

cálculo de las pérdidas_CW

Ambos métodos son válidos para el cálculo de las pérdidas de carga, pero… ¿cual usar?

El mejor método para el cálculo de las pérdidas de carga

Las preferencias por uno u otro método son muy personales… yo particularmente me decanto por Colebrook… ¿por qué? Pues porque tiene en cuenta factores como la velocidad de circulación y el número de Reynolds, con lo que también entran en juego las características físicas del fluido (viscosidad y densidad).

Además, después de calcular muchas instalaciones hidráulicas a presión, he comprobado que para que los resultados de ambos métodos sean parecidos, los rangos de rugosidad de conducción en Colebrook deben ser elevados… De hecho los valores equivalentes entre C y ε para que los resultados entre los dos métodos presenten diferencias mínimas (del orden del 1%) son los siguientes:

C Rugosidad (mm)
120 0.9
130 0.4
140 0.2
145 0.1

Es cierto que muchas veces en los Pliegos para la redacción de proyectos de las administraciones que gestionan las redes hidráulicas indican que para el diseño de la instalación utilices rugosidades de 0’1mm o 0’5mm, con lo que entonces las diferencias entre ambos métodos no son muy elevadas… pero si usas los valores de las tablas de materiales puedes encontrarte que, por ejemplo, para una conducción de acero (C=130 y  ε =0’06) el resultado de la pérdida continua unitaria de carga difiera hasta en un 30%!!!

El recurso para calcular las pérdidas de carga

No quiero acabar este artículo más o menos técnico, y más ahora que HidrojING se ha transformado en Plataforma de Asistencia Técnica, para poner a tu disposición un Excel para realizar el cálculo de las pérdidas de carga por ambos métodos… Si quieres obtenerlo sólo tienes que hacer lo siguiente:

[box type=”download” style=”rounded” border=”full” icon=”none”]Suscribirte a la newsletter del blog mediante el formulario que encontrarás justo al final del post… no sólo podrás descargarte este Excel, si no que también podrás obtener las otras aplicaciones que se encuentran disponibles… Además de estar al día y no perderte ningún artículo del blog…[/box]

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PP: puedes encontrar una demostración del funcionamiento de este Excel en el siguiente vídeo del canal de HidrojING en Youtube

28 Comments

  • […] ¿Quién habrá gastado más energía al final de la carrera: un corredor de 3.000m lisos o uno de 3.000m obstáculos? Pues con el movimiento de un fluido a presión (o en carga) pasa lo mismo. En una conducción a presión, la pérdida de carga o energía principal se produce por el propio discurrir del fluido por la conducción, debido al rozamiento entre ambos… Son las pérdidas lineales de las que ya hablé en el post de hace un mes… […]

  • […] el cálculo de la altura manométrica de una instalación de impulsión. De hecho se basa en los de Cálculo de pérdidas lineales y Cálculo de pérdidas locales que en su momento ya te ofrecí por separado, pero en esta […]

  • Elisabete dice:

    Queria baixar as folhas em excel para o Calcular altura manométrica de impulsión, mas nao sei como proceder. ja enviei email.
    BOM TRABALHO :)

  • Héctor Carnero dice:

    hola jordi me podes mandar el excel de perdida de carga

    • Jordi Oliveras dice:

      Héctor, los aplicativos en Excel se encuentran disponibles para los suscriptores… revisa tu bandeja de entrada, encontrarás un e-mail con más detalles al respecto. Saludos.

  • Cesar Avendaño dice:

    Estimado aun tiene el EXCEL para el calculo de carga manometrica de una impulsión.
    Se agradece enormemente.
    Felicitaciones por la web,

    • Jordi Oliveras dice:

      Cesar, los aplicativos en Excel se encuentran disponibles sólo para los suscriptores… revisa tu bandeja de entrada, encontrarás un e-mail con más detalles al respecto. Saludos.

  • Harly López Trigoso dice:

    hola excelente aporte.. por favor quisiera acceder a la hoja de cálculo por favor.. si sería tan amable

    • Jordi Oliveras dice:

      Hola Harly,
      gracias por suscribirte y unirte a la comunidad de HidrojINGers!
      Te he enviado un e-mail… revisa tu bandeja de entrada!

  • Hola! me podria mandar el excel de perdidas de carga locales… es un excelente material. gracias por el aporte.

    • Jordi Oliveras dice:

      Hola. Los aplicativos en Excel se encuentran disponibles sólo para los suscriptores… revisa tu bandeja de entrada, encontrarás un e-mail con más detalles al respecto. Saludos.

  • Gustavo dice:

    Excelente, gracias por todo.
    Porfa Regalame los archivos de excel

    • Jordi Oliveras dice:

      Hola. Los aplicativos en Excel se encuentran disponibles sólo para los suscriptores… revisa tu bandeja de entrada, encontrarás un e-mail con más detalles al respecto. Saludos.

  • Diego López dice:

    Hola Jordi, buscando un software de cálculo de pérdidas de presión durante el bombeo he localizado tú blog y tengo que felicitarte, pues se trata de una trabajo bien hecho.

  • Paul dice:

    Muy buen dia, con mucho agrado encuentro en su pagina web informaciones para mi sustentacion de tesis, por tal motivo agradecerle por el tiempo que pone en su sitio web y publicar lo referente a la hidraulica y tambien aprovechando el momento pedirle me comparta su hoja excel para el calculo de carga manometrica de una impulsión. atte Paul desde Peru. (y si podria agregar datos o informacion de bombas de golpe de ariete, muchas gracias).

    • Jordi Oliveras dice:

      Gracias por el comentario, Paul.
      Como se indica en el artículo, los aplicativos en Excel se encuentran disponibles sólo para los suscriptores al blog… Saludos.

  • jordan altamirano dice:

    hola jordi disculpa ya soy suscriptor me podrías mandar el formato de excel para perdidas de carga en tuberías en para mi tesis me agradaría si eres tan amable

  • adelfo dice:

    no puedo inscribirme ayuda

  • Víctor Álvarez dice:

    Hola Jordi, hace ya un tiempo sigo tus publicaciones y debo decir que me han ayudado muchísimo para complementar los estudios de hidráulica. Agradecería si me pudieses compartir los excel tanto para perdidas locales y lineales.
    Saludos desde Chile!

  • Jose dice:

    Buenas tardes, cordiales saludos, quisiera saber como acceder a los aplicativos excel tanto para perdidas locales y lineales.

  • juan dice:

    jordi ya pude accesar pero aun no veo algun link o como descargar el aplicativo de excel, gracias por contestar

  • Carlos dice:

    Hola, me he inscrito pero no consigo encontrar el excel de perdidas en tuberias.
    Podría mandármelo por mail

    • Jordi Oliveras dice:

      El proceso de suscripción no debió completarse correctamente ya que he revisado las listas de suscritos y no apareces en ellas, al menos con el e-mail carbalse@gmail.com
      Comprueba por favor que no se quedase ningun e-mail de confirmación de suscricpición en alguna carpeta, en los últimos meses se han dado casos de suscriptores con correo gmail en que los correos de HidrojING (al efectuarse de manera automática desde servidores) son detectados como spam, o almacenados de manera automática en las carpetas de promociones o social.
      Saludos

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