Inicio / Calor y fluidos

Diámetro económico de tubería

Indique caudal, longitud, accesorios y precios y vea, para cada diámetro comercial, la velocidad, la pérdida de carga, la energía de bombeo y el coste total anual, con la rentabilidad de aumentar el diámetro.

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
Flujo
Bombeo
Tubería y comparación

Coste instalado por metro = masa por metro (Sch 40) × precio del acero × factor de instalación (soportes, soldadura, montaje, pintura).

Análisis económico
—Diámetro de menor coste total
—

Coste total anual según el diámetro

Inversión anualizada con la tasa de descuento y la vida útil más la energía de bombeo. La barra más baja es el diámetro económico.

Toque el gráfico para ver los valores.

Velocidad y pérdida de carga

Rango habitual para agua en impulsión: de 1 a 3 m/s.

Toque el gráfico para ver los valores.

Resultados por diámetro

Rentabilidad del proyecto

Flujo de caja de la mejora: inversión en el año 0 y ahorro anual actualizado con la subida indicada, descontado a la tasa de descuento.

Toque el gráfico para ver los valores.

La memoria reúne entradas, resultados, ecuaciones, hipótesis y referencias de esta página, con campos para proyecto, responsable y revisión. En la ventana de impresión, elija Guardar como PDF.

Método, hipótesis y referencias

Ecuaciones utilizadas

Darcy–Weisbach: hf = (f · L ÷ D + ΣK) · v² ÷ (2g)
Colebrook–White: 1 ÷ √f = −2 log10(ε ÷ (3,7 D) + 2,51 ÷ (Re √f)); laminar (Re < 2300): f = 64 ÷ Re
Hazen–Williams (opción para agua): hf = 10,67 · L · Q^1,852 ÷ (C^1,852 · D^4,8704) + ΣK · v² ÷ (2g), en SI
Aceite: ν(T) por la ecuación de Walther (ASTM D341) con ν40 del grado ISO VG y ν100 típico; ρ(T) = 870 · [1 − 0,00065 (T − 15)]
Re = ρ v D ÷ μ; v = Q ÷ (π D² ÷ 4)
Potencia eléctrica: P = ρ g Q (Hs + hf) ÷ (ηbomba · ηmotor)
Inversión = masa por metro (Sch 40, ρacero 7850 kg/m³) × L × precio del acero × factor de instalación
Coste total anual = inversión × FRC(i, n) + energía × precio

Hipótesis y límites

  • Diámetros interiores de tubos Sch 40 según ASME B36.10M; para otros espesores (serie UNE-EN 10220/10216) o materiales, el diámetro interior cambia.
  • Agua con densidad y viscosidad de IAPWS (IF97 e IAPWS 2008) a la temperatura indicada.
  • Caudal y rendimientos constantes durante el año; entran en la comparación los diámetros con velocidad entre 0,3 y 6 m/s.
  • El coste de la bomba y del motor no cambia entre diámetros (simplificación); si la diferencia de altura es grande, incluya el cambio de bomba en la inversión.

Normas y documentos técnicos

  • Colebrook, C. F. (1939). Turbulent flow in pipes, with particular reference to the transition region. J. Inst. Civil Eng.; Moody, L. F. (1944). Friction factors for pipe flow
  • Crane Co., Technical Paper No. 410 (TP-410): Flow of Fluids Through Valves, Fittings and Pipe
  • ASME B36.10M: Welded and Seamless Wrought Steel Pipe; ABNT NBR 5590: tubos de aço carbono com ou sem solda
  • IAPWS R12-08: Release on the IAPWS Formulation 2008 for the Viscosity of Ordinary Water Substance
  • Hydraulic Institute & Europump, Pump Life Cycle Costs: A Guide to LCC Analysis for Pumping Systems
  • Peters, Timmerhaus & West, Plant Design and Economics for Chemical Engineers (economic pipe diameter)

Legislación y reglamentos en España y la UE

  • Real Decreto 709/2015 (Directiva 2014/68/UE, equipos a presión) y Real Decreto 809/2021: tuberías a presión, categorías e inspecciones
  • Reglamento (UE) 547/2012: requisitos de ecodiseño de bombas de agua (índice de eficiencia mínima MEI)
  • Reglamento (UE) 2019/1781: requisitos de ecodiseño de motores eléctricos y variadores de velocidad

Preguntas frecuentes

¿Qué es el diámetro económico?

Es el diámetro con el menor coste total a lo largo de la vida de la tubería: los tubos mayores cuestan más de compra y montaje, pero gastan menos energía de bombeo. La calculadora suma ambos costes al año para cada diámetro comercial.

¿Qué velocidad usar para agua?

En impulsión, la práctica está entre 1 y 3 m/s. Por debajo, la tubería suele estar sobredimensionada; por encima, crecen la pérdida de carga, el ruido, la erosión y el riesgo de golpe de ariete.

¿Cómo se estima la suma de K?

Sume los coeficientes de cada accesorio: codos de 90° de radio largo unos 0,3, válvulas de compuerta abiertas 0,15, retención 2, entrada desde depósito 0,5 y salida 1. El Crane TP-410 da los valores por tipo y diámetro.