El factor de fricción de Fanning es un elemento en el cálculo de la pérdida de presión debido a la fricción en una tubería. Es una función de la rugosidad de la tubería y el nivel de turbulencia dentro del flujo de líquido. Estos factores se pueden determinar experimentalmente, pero con mayor frecuencia se toman de gráficos y diagramas. Los números son adimensionales, lo que significa que no tienen unidades de medida.
La presión del líquido que fluye a través de una tubería disminuye debido a la fricción entre las paredes interiores de la tubería y el líquido en movimiento. Las bombas o la gravedad deben proporcionar la energía para mover el líquido. En tuberías muy largas, la caída de presión debido a la pérdida por fricción será tan alta que el líquido no fluirá en absoluto. Los oleoductos, como el oleoducto de Alaska, requieren estaciones de bombeo intermedias para aumentar la presión.
La comprensión de la pérdida de presión que se produce cuando los líquidos se mueven a través de las tuberías es esencial en cualquier aplicación de tuberías. Es fundamental para los procesos químicos que utilizan tuberías como reactores de flujo tubular. Las tuberías utilizadas como reactores producen condiciones de reacción en las que la temperatura y la presión se controlan fácilmente. El tiempo de residencia de la reacción y el grado de finalización de la reacción es función de la longitud de la tubería.
Las reacciones exotérmicas emiten calor a medida que avanzan. Para mantener las condiciones isotérmicas y un factor de fricción de Fanning constante, la tubería deberá enfriarse en dirección contracorriente. Las reacciones endotérmicas, que absorben calor, requerirán el tratamiento opuesto. Si no se mantienen las condiciones isotérmicas, los cálculos que utilizan el factor de fricción de Fanning deberán satisfacer el cambio de viscosidad y fricción que se produce a medida que el líquido se calienta o enfría.
Los números de Reynolds son medidas adimensionales del grado de turbulencia en el líquido. En el flujo laminar con números de Reynolds inferiores a 2,000, el líquido se mueve con un perfil de velocidad en forma de bala y poco entremezclado. La velocidad máxima ocurre en el centro de la sección transversal de la tubería y es el doble del flujo promedio del líquido. El flujo turbulento, con mezcla completa, ocurre en números de Reynolds por encima de 3,000. Una zona de amortiguación delgada, con números de Reynolds entre 2,000 y 3,000, se produce entre las zonas laminares y turbulentas.
El factor de fricción de Fanning se puede determinar midiendo las caídas de presión a través de la tubería que tiene un diámetro lo suficientemente grande para ser escalable para operaciones de campo o planta. Normalmente, estos experimentos se realizan si se necesitan condiciones de flujo laminar. Más comúnmente, el factor de fricción de Fanning se lee en un gráfico, ya que la mayoría de los reactores de flujo pistón funcionan con números de Reynolds altos.
La rugosidad de la superficie del interior de la tubería se determina mediante medición. El número de Reynolds se calcula a partir del diámetro de la tubería, la viscosidad del fluido y la caída de presión. Los gráficos del factor de fricción de Fanning contra el número de Reynolds para tuberías de diferente rugosidad están disponibles en los manuales de ingeniería. Estos libros también tienen tablas de la rugosidad superficial de varios materiales.