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Inicio/Termodinámica/Fricción en tuberías y diagrama de Moody

Fricción en tuberías y diagrama de Moody

Número de Reynolds, rugosidad relativa, factor de fricción de Swamee–Jain / Colebrook y pérdidas según Darcy–Weisbach.

Tubería y caudal

80 mm
45 m
8 L/s
0.045 mm

Fluido

998 kg/m³
1 mPa·s

Magnitudes medidas

Número de Reynolds1.27e+5
Factor de fricción de Darcy0.02012
Rugosidad relativa ε/D0.000562
Velocidad media1.59m/s
Pérdida de carga hf1.46m
Caída de presión Δp14.3kPa

Es un modelo estacionario de flujo plenamente desarrollado en tubería, con el factor de fricción de Darcy. No se incluyen pérdidas locales, accesorios, bombas, fluidos no newtonianos, compresibilidad, el tramo de entrada ni el flujo bifásico.

Gráficas

Sobre el modelo

Las pérdidas de carga en un flujo estacionario por una tubería circular se calculan con Darcy–Weisbach: h_f = f(L/D)V²/(2g). El factor de fricción f depende del número de Reynolds Re = ρVD/μ y de la rugosidad relativa ε/D. En régimen laminar, f = 64/Re; en turbulento, la fórmula explícita de Swamee–Jain, cercana al diagrama de Moody y a la ecuación de Colebrook sin iterar. En la gráfica aparecen la curva lisa y las rugosas, los límites de la zona de transición, el punto de operación, la pérdida de carga y la caída de presión. El modelo es un flujo estacionario, plenamente desarrollado, incompresible, monofásico y newtoniano en una tubería circular recta.

Para quién: Hidráulica y mecánica de fluidos de facultad: pérdidas en tuberías, diagrama de Moody.

Conceptos clave

  • diagrama de Moody
  • fórmula de Darcy–Weisbach
  • factor de fricción
  • número de Reynolds
  • rugosidad relativa

Cómo funciona

Las pérdidas en una tubería recta se calculan con Darcy–Weisbach: h_f = f(L/D)V²/(2g). El factor f depende de Re = ρVD/μ y de la rugosidad ε/D: en laminar, f = 64/Re; en turbulento, la aproximación de Swamee–Jain al diagrama de Moody y a Colebrook. La región de transición cerca de Re = 2300–4000 se marca como zona de incertidumbre.

Fórmulas principales

Re = ρVD/μ, h_f = f (L/D) V²/(2g)
Swamee-Jain: f = 0.25/[log10(ε/(3.7D)+5.74/Re^0.9)]²; laminar f=64/Re

Preguntas frecuentes

¿Por qué se toma el factor de Darcy y no el de Fanning?
El diagrama de Moody y la fórmula de Darcy–Weisbach suelen usar el factor de Darcy. El de Fanning es cuatro veces menor, así que mezclar los convenios da un error de factor 4.
¿Qué ocurre en la zona de transición?
Más o menos entre Re = 2300 y 4000 el flujo puede ser laminar o turbulento, según las perturbaciones y la entrada. Esa región se marca como incierta; no se toma la correlación como exacta ahí.