Pérdida de carga en tuberías: Darcy-Weisbach vs Hazen-Williams

Cuando el agua circula por una tubería, el roce contra las paredes le “quita energía”: esa energía perdida, expresada como altura de columna de agua, es la pérdida de carga por fricción ($h_f$). Calcularla bien es lo que define el diámetro de una conducción, la presión que llega al usuario y la potencia que debe entregar una bomba. Hay dos grandes caminos para estimarla.

Darcy-Weisbach: la fórmula universal

Es la más rigurosa, válida para cualquier fluido y régimen:

donde $L$ y $D$ son largo y diámetro de la tubería (m), $V$ la velocidad (m/s), $g$ la gravedad y $f$ el factor de fricción. La dificultad está en $f$: en régimen laminar es $f=64/Re$, pero en turbulento depende del número de Reynolds y de la rugosidad relativa, y se obtiene del diagrama de Moody o resolviendo la ecuación implícita de Colebrook-White.

Hazen-Williams: la fórmula práctica

Es empírica, pensada para agua a temperatura ambiente en régimen turbulento (redes de agua potable y riego). En unidades SI:

con $Q$ el caudal (m³/s), $D$ el diámetro (m) y $C$ el coeficiente de Hazen-Williams, que describe la rugosidad del material. Su gran ventaja es que $C$ no depende del Reynolds: se lee directo de una tabla.

Valores típicos de C

• PVC y plástico liso: $C\approx 150$
• Acero o fundición nuevos: $C\approx 130$
• Fundición con años de uso: $C\approx 100$
• Tuberías viejas o muy incrustadas: $C\approx 80$ o menos

Cuál usar

Usa Darcy-Weisbach cuando necesites rigor, trabajes con otros fluidos o temperaturas, o tengas regímenes variados: es la referencia. Usa Hazen-Williams para el día a día del diseño de redes de agua, donde es rápida, suficientemente precisa y muy extendida en la normativa. Eso sí, recuerda su límite: solo agua y solo régimen turbulento. Puedes resolver el caso con la calculadora de pérdida de carga (Hazen-Williams) y verificar el régimen con la calculadora del número de Reynolds.