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Pérdida de carga en válvulas y accesorios

Indique el caudal, el tubo y la cantidad de cada válvula y accesorio. La página calcula el K de cada pieza, la longitud equivalente, la pérdida del tramo recto y la pérdida total en presión y en altura de líquido.

Herramienta de predimensionamiento y estimación: los resultados no sustituyen al proyecto, cálculo o informe firmado por un técnico competente ni la verificación conforme a las normas aplicables.

Predimensionamiento
Fluido y caudal
Tubería
Válvulas y accesorios

K de reducciones y ampliaciones con las fórmulas de Crane para el β y el ángulo indicados, referido a la velocidad del tubo principal. Entrada de arista viva K = 0,5; salida K = 1.

—Pérdida de carga total (tramo recto + accesorios)
—

Dónde está la pérdida de carga

Pérdida en altura de líquido por grupo de piezas, comparada con el tramo recto.

Toque el gráfico para ver los valores.

Pérdida de carga según el caudal

Del 40% al 140% del caudal indicado: la pérdida crece con el cuadrado del caudal.

Toque el gráfico para ver los valores.

Pérdida por pieza y longitud equivalente

Siguiente paso

Lleve los resultados de esta página a otra calculadora, con los campos ya rellenados.

La memoria reúne entradas, resultados, ecuaciones, hipótesis y referencias de esta página, con campos para proyecto, responsable y revisión. El informe completo incluye también los gráficos y las interpretaciones, en color. En la ventana de impresión, elija Guardar como PDF.

Método, hipótesis y referencias

Ecuaciones utilizadas

Pérdida localizada: hK = ΣK · v² ÷ (2g); tramo recto (Darcy–Weisbach): hf = f · L ÷ D · v² ÷ (2g); ΔP = ρ · g · (hf + hK)
Crane TP-410: K = fT · (L/D), con fT de turbulencia plena del tubo de acero; mariposa: L/D 45 (2" a 8"), 35 (10" a 14"), 25 (16" a 24")
3-K de Darby: K = K1 ÷ Re + Ki · (1 + Kd ÷ Dn^0,3), Dn = diámetro nominal en pulgadas
Reducción (θ ≤ 45°): K1 = 0,8 sen(θ/2)(1 − β²); ampliación (θ ≤ 45°): K1 = 2,6 sen(θ/2)(1 − β²)²; por encima de 45°: 0,5(1 − β²)√sen(θ/2) y (1 − β²)²; en el tubo principal K = K1 ÷ β⁴
Kv → K: K = 200 · (3600 · A ÷ Kv)² = 0,00214 · d⁴ ÷ Kv² (d en mm); Cv = 1,156 · Kv; longitud equivalente: Le = K · D ÷ f
Colebrook–White: 1 ÷ √f = −2 log10(ε ÷ (3,7 D) + 2,51 ÷ (Re √f)); laminar: f = 64 ÷ Re

Hipótesis y límites

  • Piezas nuevas, totalmente abiertas, con flujo desarrollado antes de cada una; no se considera la interacción entre piezas muy próximas.
  • Diámetro interior de tubos de acero Sch 40 o Sch 80 (ASME B36.10M); válvulas y accesorios del mismo diámetro nominal que el tubo.
  • El K constante de Crane vale para flujo turbulento; en régimen laminar o de transición, use el 3-K. Las retenciones suponen velocidad suficiente para abrir del todo el obturador.
  • Líquido incompresible y sin cavitación; para gases y vapor con caída de presión superior a un 10% de la presión absoluta, hay que considerar la compresibilidad.

Normas y documentos técnicos

  • Crane Co., Technical Paper No. 410 (TP-410): Flow of Fluids Through Valves, Fittings and Pipe
  • Darby, R. Correlate pressure drops through fittings. Chemical Engineering, July 1999; Darby, R. Chemical Engineering Fluid Mechanics, 2nd ed., Marcel Dekker, 2001 (método 3-K)
  • Idelchik, I. E. Handbook of Hydraulic Resistance, 4th ed., Begell House
  • ISA-75.01.01 / IEC 60534-2-1: Flow equations for sizing control valves (Cv e Kv)
  • ASME B36.10M: Welded and Seamless Wrought Steel Pipe
  • Colebrook, C. F. (1939). Turbulent flow in pipes. J. Inst. Civil Eng.

Legislación aplicable

  • Consulte la legislación vigente en su país sobre seguridad y salud en el trabajo, equipos a presión, instalaciones eléctricas y medio ambiente que se aplique a esta instalación.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la pérdida de carga localizada y cuándo importa?

Es la energía que pierde el líquido al pasar por válvulas, codos, tes, reducciones, entradas y salidas, sumada al rozamiento del tramo recto. En líneas largas y rectas pesa poco, pero en salas de bombas, skids y líneas cortas con muchas piezas puede superar la mitad del total. En el ejemplo, las piezas suponen el 55% de los 97 kPa de pérdida.

¿Qué diferencia hay entre el K constante de Crane y el método 3-K?

El Crane TP-410 da a cada pieza una longitud equivalente fija (L/D), multiplicada por el factor de fricción de turbulencia plena del tubo: el K no cambia con el caudal. El 3-K de Darby ajusta el K con el número de Reynolds y el diámetro, y es más preciso en tubos muy pequeños o muy grandes y con líquidos viscosos. Con agua en tubos de 2" a 12" ambos quedan cerca: en el ejemplo, suma de K de 26,2 frente a 26,1.

¿Cómo se convierte Kv o Cv en coeficiente K?

Kv es el caudal de agua en m³/h que pasa con 1 bar de caída; Cv, el caudal en galones estadounidenses por minuto con 1 psi; Cv = 1,156 × Kv. Con el diámetro interior d en mm, K = 0,00214 × d⁴ ÷ Kv². En el ejemplo, la válvula de control de Kv 120 en un tubo de 4" (d = 102,3 mm) vale K ≈ 12, o 2,5 m de pérdida a 60 m³/h.

¿Qué es la longitud equivalente?

Es la longitud de tubo recto del mismo diámetro que perdería lo mismo que la pieza: Le = K × D ÷ f. Una válvula de globo de 4" abierta equivale a unos 33 m de tubo; una de compuerta abierta, a menos de 1 m. En el ejemplo, todas las piezas juntas equivalen a 148 m, más que los 120 m de tubo recto.

¿De dónde saco los datos de entrada?

El caudal sale del proyecto, de un caudalímetro o de la curva de la bomba en el punto de trabajo; el diámetro y el espesor, del isométrico o de la especificación de tuberías; el número de piezas, de un recuento en plano o en obra. Para válvulas de control, filtros y contadores, use el Kv, el Cv o la pérdida de la hoja de datos del fabricante.

¿Por qué la pérdida crece tanto al aumentar el caudal?

Porque depende del cuadrado de la velocidad: un 20% más de caudal da cerca de un 44% más de pérdida. En el ejemplo, la pérdida total sube de 9,96 m a 14,3 m. Por eso un margen excesivo en el caudal de diseño lleva a bombas mayores y más caras de operar.

¿Qué límites tiene esta calculadora?

Supone líquido incompresible, piezas nuevas y totalmente abiertas y flujo desarrollado antes de cada pieza; las piezas muy juntas pierden algo más. Para vapor y gases con una caída superior al 10% de la presión absoluta hace falta un cálculo compresible. El resultado no incluye desnivel ni presión en destino: súmelos en la calculadora de dimensionamiento de bombas.