Pérdida de carga en tuberías con la ecuación de Swamee-Jain
Cuando calculamos tuberías, resulta habitual usar la ecuación de Darcy-Weisbach para obtener la pérdida de presión. Esta ecuación requiere conoce el factor de fricción de Darcy (f), cuyo medio de determinación más extendido es la ecuación de Colebrook-White, que tiene el grave inconveniente de ser implícita, y no tener fácil solución con Excel.
En la entrada titulada Resolución de la ecuación de Colebrook-White con Excel os deje una hoja de cálculo que permite solucionar el problema utilizando el complemento Solver. En el post de hoy voy a hacer una aproximación más simple, y compartir con vosotros como calcular tuberías sin necesidad de Solver. Para ello utilizaremos la ecuación de Swamee-Jain.
Definición del problema y datos de partida
Pretendemos obtener la pérdida de carga por rozamiento en un tramo de tubería. Los datos que deberemos conocer son:
- L: longitud del tramo de tubería (m)
- D: diámetro hidráulico (m). En tuberías de sección circular que funcionan completamente llenas, coincide con el diámetro interior.
- Q: caudal volumétrico de fluido, expresado en m3/s
- k: valor de la rugosidad absoluta de la tubería (m). Este valor depende del material.
- μ: viscosidad dinámica del fluido (Pa·s)
- ρ: densidad del fluido (kg/m3)
Como puede verse, todas las unidades indicadas son las correspondientes al sistema internacional. Debemos tener precaución, y realizar las conversiones necesarias antes de iniciar el proceso de cálculo. Resolvamos el cálculo paso a paso.
Paso 1: Cálculo de la velocidad del fluido
Obtenemos la velocidad (v) en m/s, dividiendo el caudal entre el área trasversal de la tubería. Como la sección de la tubería es circular, la calculamos fácilmente a través del diámetro.

Paso 2: Cálculo del número de Reynolds
El número de Reynolds (Re) es un número adimensional, que se calcula a partir de la densidad ρ (kg/m3), la velocidad V (m/s), el diámetro D (m) y la viscosidad dinámica μ (Pa·s).

Paso 3: Resolución de la ecuación de Swamee-Jain
Con los datos calculados en los pasos anteriores, obtenemos el factor de fricción o factor de Darcy aplicando la ecuación de Swamee-Jain, se trata de una ecuación empírica, sin dimensiones.

Paso 4: Cálculo de la pérdida de presión por rozamiento
Para el cálculo de la pérdida de presión por rozamiento, empleamos la ecuación de Darcy-Weisbach, indicada a continuación:

Siendo:
- hf: pérdida de carga por rozamiento (metros de columna de agua)
- f: factor de fricción de Darcy (adimensional)
- L: Longitud del tramo de tubería (m)
- D: Diámetro hidráulico del tramo de tubería (m)
- V: Velocidad del fluido (m/s)
- g: Aceleración de la gravedad (9,81 m/s^2)
Conclusiones
A continuación podéis encontrar una hoja de cálculo que aplica este método. En esta hoja también hallaréis las tablas necesarias para el desarrollo del cálculo.
El contenido al que tratas de acceder es exclusivo para suscriptores.
Al suscribirte tendrás acceso a formación, plantillas de documento, herramientas de cálculo y pasarás a formar parte de nuestra comunidad.
Inicia sesión o haz clic en este enlace para acceder al formulario de registro.
Si tenéis alguna duda, o si os apetece que desarrolle un ejemplo de uso de la hoja, os agradecería que me lo dijeseis mediante un comentario.
buena ayuda esta página
yo estoy haciendo un curso de gas y acabamos de dar la ley de ronuard aunque estamos haciendo más prácticas que teoría por eso vou buscando sitios por internet para mejorar la teoría de gas
Hola Mercedes!
Muchas gracias por tu comentario tan amable!
En el siguiente enlace te dejo las entradas que tengo publicadas sobre gas:
https://www.ingenierosindustriales.com/tag/gas/
No dudes en proponer cualquier contenido o consultar cualquier duda.
Mucha suerte con tu formación en gas!
Muy buena web Bruno. Me ha ayudado a aclarar muchas cosas.
Muy útil la tabla excel.
¡Muchas gracias! 😜