Es importante considerar las pérdidas de carga o energía que se pueden dar en un sistema de conducción de algún liquido, como el agua, en canales o tuberías.
El calculo matemático de estas pérdidas, permiten al ingeniero que diseña, tener información mucho mas fiable sobre el comportamiento del fluido, situación que se torna importante para la toma de decisiones, ya que se determinan con mayor precisión caudales (Q), presiones, velocidad, etc.
Para el análisis y comportamiento de estas perdidas se presenta un informe de carácter técnico que detalla los resultados pertinentes según los autores mas utilizados para el calculo de pérdidas de carga:
- Darcy-Weisbach.
- Manning.
- Hazen-William
Esta ecuación es una de las mas usadas en el campo de la hidráulica, ya que determina con resultados altamente fiables el calculo de perdida de carga debido a la fricción dentro de tuberías llenas.
La forma general de la ecuación de Darcy-Weisbach es:
h
= 0,0826 * f * (Q2/D5) * L
Donde:
·
h = pérdida de carga o de energía (m)
·
f = coeficiente de fricción (adimensional)
·
L =Longitud de la tubería (m)
·
D = Diámetro interno de la tubería (m)
·
Q = Caudal (m3/s)
Manning.
A diferencia de la ecuación de Darcy-weisbach, la ecuación de Manning es utilizada para el calculo de pérdidas de carga o energía en canales abiertos, también es usada en tuberías donde los diámetros son grandes.
Una de las desventajas de la ecuación es que, solo toma en consideración de calculo el coeficiente de rugosidad(n) del material, obtenido de forma empírica por el autor, no tomando en cuenta las variaciones de viscosidad del fluido. La ecuación está expresada de la siguiente manera:
𝒉=𝟏𝟎,𝟑∗𝒏^𝟐∗(𝑸^𝟐/𝑫^(𝟓,𝟑𝟑)
)∗𝑳
Donde:
·
h:
pérdida de carga o de energía (m)
·
n:
coeficiente de rugosidad (adimensional)
·
D:
diámetro interno de la tubería (m)
·
Q:
caudal (m3/s)
·
L:
longitud de la tubería (m)
Hazen-William.
La ecuación de Hazen-William es válida únicamente para fluidos (agua) que se mantengan en una temperatura de entre 5 ºC a 25 ºC, La fórmula es sencilla y su cálculo es simple debido a
que el coeficiente de rugosidad "C" no es función de la velocidad ni
del diámetro de la tubería. Es útil en el cálculo de pérdidas de carga en
tuberías para redes de distribución de diversos materiales, especialmente de
fundición y acero:
𝐡=𝟏𝟎,𝟔𝟕𝟒∗(𝐐^(𝟏,𝟖𝟓𝟐)/(𝐂^(𝟏,𝟖𝟓𝟐)∗𝐃^(𝟒,𝟖𝟕𝟏)
))∗𝐋
Donde:
·
h:
pérdida de carga o de energía (m)
·
Q:
caudal (m3/s)
·
C:
coeficiente de rugosidad (adimensional)
·
D:
diámetro interno de la tubería (m)
·
L:
longitud de la tubería (m)
A continuación, se deja el link de descarga para obtener el informe técnico completo, donde se realiza un análisis del comportamiento de pérdidas de carga o energía mediante los tres métodos, demostrando así a criterio del ingeniero las conveniencias de diseño de acuerdo al tipo de sistema de conducción de fluido valla a utilizar.
Si deseas obtener el archivo completo, descarga aquí: Informe_Perdida_de_Carga.doc
Si deseas obtener el archivo de excel, descarga aquí:Perdidas_de_carga.xls
