Evaluación de ecuaciones para pérdidas de carga por fricción en tuberías de polietileno
DOI:
https://doi.org/10.24850/j-tyca-2026-06-05Palabras clave:
equipamiento hidráulico, hidrodinámica, plásticos, ecuación, análisis estadístico, mediciónResumen
Este estudio abordó la necesidad de identificar la fórmula más precisa para calcular pérdidas de carga por fricción en sistemas presurizados con tuberías lisas, evaluando el ajuste de expresiones frente a datos experimentales. Se implementó un banco de pruebas con tuberías de polietileno de 25, 32, 40 y 50 mm de diámetro y 50 m de longitud. Se aplicaron cargas piezométricas de 10, 15, 20, 25 y 30 m, medidas con manómetro digital. Las pérdidas de carga observadas se corrigieron por el desnivel topográfico del terreno. Se evaluaron 11 ecuaciones seleccionadas de la literatura, incluyendo Darcy-Weisbach con Colebrook-White. Se empleó la rugosidad absoluta de 0.0015 mm y coeficiente de rugosidad de 150 para Hazen-Williams, además de una viscosidad cinemática de 1.049 x 10-6 m2/s. Se calculó el error relativo (ER), el índice de concordancia de Willmott (ICW) y la raíz cuadrada del error cuadrático medio (RMSE) de cada expresión. Asimismo, se aplicó análisis de varianza con el test LSD de Fisher para determinar diferencias significativas. Se reportaron pérdidas de carga experimentales entre 1.747 y 5.896 m, con caudales entre 2.93 x 10-4 y 3.525 x 10-3 m3/s, con flujo turbulento en todos los casos. Todas las expresiones reportaron un ICW > 0.97 y RMSE < 0.4 m; sin embargo, la fórmula de Shaikh-Massan-Wagan obtuvo el menor ER promedio (3.77 %), significativamente (p < 0.05) diferente al resto, destacándose como la de mayor exactitud y precisión para el cálculo de pérdidas de carga en tuberías lisas como las de polietileno.
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