Vortia 3DPérdida de carga en conductos: cómo se calcula
Publicada el por Raul Rodríguez
La pérdida de carga es la presión que pierde el aire al recorrer la red. Decide qué ventilador hace falta, cuánto consume y si el caudal llega de verdad a cada local.
Qué suma la pérdida de carga de una red
La pérdida total de un recorrido tiene tres partes:
- Fricción en los tramos rectos (pérdida lineal, en Pa/m).
- Accesorios: codos, T, reducciones, compuertas… (pérdidas singulares).
- Equipos y terminales: filtros, baterías, rejillas y difusores, con los datos de su catálogo.
El ventilador tiene que vencer la suma del camino más desfavorable, no la de toda la red.
Pérdida por fricción: Darcy-Weisbach
Δp = f · (L / D) · ρ·v² / 2- f: factor de fricción (adimensional).
- L: longitud del tramo (m).
- D: diámetro (m). En conductos rectangulares se usa el diámetro hidráulico, Dh = 2·a·b / (a + b).
- ρ: densidad del aire, unos 1,2 kg/m³ a 20 °C.
- v: velocidad media, v = Q / A (m/s).
El término ρ·v²/2 es la presión dinámica. A 5 m/s vale 15 Pa; a 10 m/s, 60 Pa. Si doblas la velocidad, la pérdida se multiplica casi por cuatro.
El factor de fricción con Colebrook
1/√f = −2 · log₁₀( ε / (3,7·D) + 2,51 / (Re·√f) )Re = v·D / ν · ν ≈ 1,5·10⁻⁵ m²/s (aire a 20 °C)La rugosidad ε de la chapa galvanizada es de unos 0,09 mm (ASHRAE). Un flexible bien estirado ronda 0,9 mm, y mucho más si está comprimido o hace curvas. La ecuación es implícita y se resuelve por iteración. A mano se suele usar el diagrama de Moody o la aproximación de Haaland.
Pérdidas en accesorios: el coeficiente ζ
Δp = ζ · ρ·v² / 2| Accesorio | ζ orientativo |
|---|---|
| Codo circular de 90°, radio R/D = 1,5 | 0,15 |
| Codo circular de 90°, R/D = 1 | 0,22 |
| Codo circular de 90°, R/D = 0,5 | 0,71 |
| Codo a inglete de 90° sin álabes | ≈ 1,2 |
| Compuerta de mariposa abierta | 0,20 |
| Compuerta de mariposa a 30° | 4,5 |
| Reducción cónica (≤ 45°) | 0,05 |
Valores de ASHRAE (CD3-1, CD9-1) e Idelchik, referidos a la presión dinámica del conducto. En las T y las Y, ζ depende de la relación de caudales y de secciones: no hay un valor único.
Ejemplo resuelto
Ramal de impulsión de chapa galvanizada: Ø250 mm, 1.000 m³/h, 12 m de tramo recto, 3 codos de R/D = 1,5, una compuerta abierta y un difusor con 20 Pa de pérdida según catálogo.
- Velocidad. A = π·0,25²/4 = 0,0491 m² → v = (1.000/3.600) / 0,0491 = 5,66 m/s. Presión dinámica: 1,2·5,66²/2 = 19,2 Pa.
- Reynolds. Re = 5,66·0,25 / 1,51·10⁻⁵ ≈ 94.000 (régimen turbulento). Con ε/D = 0,00036, Colebrook da f ≈ 0,020.
- Fricción. 0,020 / 0,25 · 19,2 ≈ 1,53 Pa/m → 12 m × 1,53 = 18,4 Pa.
- Accesorios. Codos: 3 × 0,15 × 19,2 = 8,6 Pa. Compuerta: 0,20 × 19,2 = 3,8 Pa.
- Terminal. Difusor: 20 Pa.
Total del ramal ≈ 51 Pa.
En la app el mismo ramal da 54 Pa, porque también cuenta la fricción dentro de los codos y de la compuerta. Lo comparamos pieza a pieza en Cómo calcula Vortia 3D.
Con Ø280 mm, la velocidad baja a 4,51 m/s y la fricción a 0,88 Pa/m: 10,6 + 5,5 + 2,4 + 20 ≈ 38,5 Pa. Un diámetro más supone un 24 % menos de pérdida en el ramal.
El camino más desfavorable
En una red con varios ramales, la presión del ventilador es la del recorrido con más pérdida, que no siempre es el más largo, más la de los equipos del tramo común. Los ramales cortos reciben más caudal del previsto si no se equilibran con compuertas o con otros diámetros.
Errores habituales
- Olvidar los filtros, las baterías, la toma exterior y los terminales: a menudo pesan más que los conductos.
- Flexibles largos, aplastados o con curvas cerradas.
- Codos a inglete sin álabes: ζ ≈ 1,2, frente a 0,15 de un codo de radio.
- Sumar la pérdida de todos los ramales en lugar de quedarse con el más desfavorable.
- Aplicar ζ a una velocidad que no toca: cada coeficiente va referido a una sección concreta (entrada, salida o conducto común).