Calcule la pérdida de carga por fricción en tuberías.
La ecuación de Darcy–Weisbach es la fórmula universal para la pérdida de presión por fricción en flujo en tuberías, válida para cualquier fluido incompresible a cualquier número de Reynolds. Esta calculadora devuelve ΔP a partir de la longitud de la tubería, el diámetro, la velocidad media, la densidad y el factor de fricción de Darcy f, que calcula automáticamente a partir del número de Reynolds y la rugosidad de la tubería usando la correlación explícita de Swamee–Jain para flujo turbulento y 64/Re para flujo laminar.
ΔP = f × (L/D) × (ρv²/2), donde f es el factor de fricción de Darcy adimensional, L es la longitud de la tubería (m), D es el diámetro hidráulico (m), ρ es la densidad del fluido (kg/m³), v es la velocidad media (m/s). El factor de fricción de Fanning es f_D / 4 y no debe confundirse con el de Darcy. Para flujo laminar f = 64 / Re. Para flujo turbulento, la ecuación implícita de Colebrook es la referencia, pero la forma explícita de Swamee–Jain tiene un error inferior al 1% y es mucho más sencilla de calcular: 1/√f = −2 × log₁₀(ε / 3.7D + 5.74 / Re^0.9). Rugosidad ε en milímetros: 0.0015 acero estirado, 0.046 acero comercial, 0.15 fundición, 0.26 hierro galvanizado. El diagrama de Moody es la representación gráfica de la misma relación.
Un ingeniero de instalaciones que dimensiona una tubería principal de agua de refrigeración de 200 m a 250 m³/h en DN150 de acero comercial calcula Re = 1.2 × 10⁶, f = 0.018 y ΔP = 1.6 bar, y selecciona el presupuesto de altura manométrica de la bomba en consecuencia.
Un diseñador de sistemas neumáticos que impulsa 5 m³/min de aire por una línea de acero de 50 m y 25 mm de diámetro calcula la ΔP equivalente y confirma que se mantiene por debajo de 0.5 bar para que la presión al final de la línea cumpla el requisito de 6 bar de las herramientas.
Un ingeniero de tuberías que verifica una tubería de alimentación a destilación de corto recorrido a 80 °C con aceite viscoso aplica la forma laminar porque Re resulta 1,800, confirmando que la ΔP real coincide con la lectura del manómetro de campo dentro del 5%.
El factor de Fanning f_F = f_D / 4. Ambos son adimensionales. Los textos de flujo en tuberías en EE. UU. a veces usan Fanning; los textos orientados al SI usan Darcy. Compruebe siempre cuál espera la fórmula antes de sustituir.
Hagen–Poiseuille (un caso especial de Darcy–Weisbach para flujo laminar) se aplica con Re < 2,300 y da ΔP = (128 × μ × L × Q) / (π × D⁴), dependiendo de la viscosidad en lugar de la densidad.
En flujo laminar la subcapa viscosa cubre completamente las asperezas de la pared, de modo que la rugosidad no tiene efecto sobre el factor de fricción. En flujo turbulento, los torbellinos inciden sobre las asperezas y el factor de fricción depende de la rugosidad relativa ε/D.