Pérdida de carga

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La perdida de carga en una tubería o canal, es la pérdida de energía dinámica del fluido debida a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene.

Pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidental o localizada, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula, etc.

[editar] Pérdida de carga en conducto rectilíneo

Si el flujo es uniforme, es decir que la sección es constante, y por lo tanto la velocidad también es constante, el Principio de Bernoulli, entre dos puntos puede escribirse de la siguiente forma:

$y_1 + frac {P_1} {rho g} = y_2 + frac {P_2} {rho g} + sum_{}^{} lambda$

donde:

$g$ = constante gravitatoria;
$y_i$ = altura geométrica en la dirección de la gravedad en la sección $i = 1$ ó $2$ ;
$P$ = presión a lo largo de la línea de corriente;
$rho$ = densidad del fluido;
$sum_{}^{} lambda$ = perdida de carga; $sum_{}^{} lambda = J . L$ ; siendo $L$ la distancia entre las secciones 1 y 2; y, $J$ el gradiente o pendiente piezométrica, valor que se determina empíricamente para los diversos tipos de material, y es función del radio hidráulico y de la rugosidad de las paredes y de la velocidad media del agua.

[editar] Expresiones prácticas para el cálculo

Para tubos llenos, donde $R = frac {D} {4}$ , la fórmula de Bazin se transforma en:

$J = 0.000857 . left(1 + frac {2 gamma} {sqrt D}right)^2 . frac {q^2} {D^5}$

Los valores de $gamma$ son:

0.16 para tubos de acero sin soldadura
0.20 para tubos de cemento
0.23 para tubos de hierro fundido

Simplificando la expresión anterior para tubos de hierro fundido:

$J = 0.0019 . q^2 . D^{-5.32}$

La fórmula de Kutter, de la misma forma se puede simplificar:

Con m = 0.175; $J = 0.0012 . q^2 . D^{-5.26}$

Con m = 0.275; $J = 0.0016 . q^2 . D^{-5.26}$

Con m = 0.375; $J = 0.0020 . q^2 . D^{-5.26}$

ver: Coeficiente de rugosidad

[editar] Perdidas de carga localizadas

Las pérdidas de carga localizadas o accidentales se expresan como una fracción o un múltiplo de la llamada “altura de velocidad” de la forma:

$h_v = K (frac {V^2} {2 g})$

Donde:

$h_v$ = pérdida de carga localizada;
$V$ = velocidad media del agua, antes o después del punto singular, conforme el vaso;
$K$ = Coeficiente determinado en forma empírica para cada tipo de punto singular


Tipo de singularidad	K
Válvula de compuerta totalmente abierta	0,2
Válvula de compuerta mitad abierta	5,6
Curva de 90º	1,0
Curva de 45º	0,4
Válvula de pie	2,5
Emboque (entrada en una tubería)	0,5
Salida de una tubería	1,0
Ensanchamiento brusco	(1-(D₁/D₂)²)²
Reducción brusca de sección (Contracción)	0,5(1-(D₁/D₂)²)²

Véase también: