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

Pablo Rojas2 min de lectura

En este artículo
  1. Darcy-Weisbach: la fórmula universal
  2. Hazen-Williams: la fórmula práctica
  3. Valores típicos de C
  4. Cuál usar
Gran tubería de acero de conducción de agua con manómetros y válvulas en una instalación industrial

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 (hfh_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:

hf=f LD V22gh_f = f \, \frac{L}{D} \, \frac{V^2}{2g}

donde LL y DD son largo y diámetro de la tubería (m), VV la velocidad (m/s), gg la gravedad y ff el factor de fricción. La dificultad está en ff: en régimen laminar es f=64/Ref = 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:

hf=10.67  L Q1.852C1.852 D4.87h_f = 10.67 \; \frac{L \, Q^{1.852}}{C^{1.852} \, D^{4.87}}

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

Valores típicos de C

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

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