UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

FACULDAD DE PESQUERIA
INFORME DE LA PRÁCTICA N°1

TEMA: PERDIDA DE CARGA EN TUBERIAS RECTAS Y ACCESORIOS

ALUMNO:

● Quispe López, Miguel Ángel (2016041)

CURSO: OPERACIONES UNITARIAS.

FACULTAD: PESQUERÍA.

DEPARTAMENTO: ACUICULTURA E INDUSTRIAS PESQUERAS.

PROFESOR: OLIVARES PONCE, FABIOLA, SANCHEZ AMADO DOMINGO

FECHA DE EJECUCIÓN DE LA PRÁCTICA: 18/ 10 / 19.

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 30 / 10 / 19.

LA MOLINA
LIMA – PERÚ
2019
INTRODUCCIÓN

En el presente informe de laboratorio se estudian las pérdidas de energía en una tubería

que se producen por cambios de curvatura, y por fricción entre el agua y la tubería. Se
calculará, con los datos obtenidos, el coeficiente de fricción de la tubería, y se indica el tipo
de régimen que predomina en la tubería para cada caudal.
Las pérdidas de carga a lo largo de un conducto de cualquier sección pueden ser de locales o
de fricción, su evaluación es importante para el manejo de la línea de energía cuya
gradiente permite reconocer el flujo en sus regímenes: laminar transicional, o turbulento
dependiendo de su viscosidad.
Utilizando los conocimientos adquiridos en el curso, como en cursos anteriores, se utilizarán
términos relacionados con energía, como lo son el cálculo de Bernoulli en diferentes puntos,
y la perdida de carga de Darcy, en este caso en la tubería.
Cuando el fluido es más viscoso habrá mayor resistencia al desplazamiento y por ende
mayor fricción con las paredes del conducto, originándose mayores pérdidas de carga;
mientras que, si la rugosidad de las paredes es mayor o menor habrá mayores o menores
perdidas de carga

OBJETIVOS
 Determinar experimentalmente el coeficiente F para tramos rectos
 Determinar experimentalmente el K para evaluar perdidas de carga
Marco teórico
Los fluidos en movimiento o flujo interno forman parte básica para la producción de
servicios dentro de las actividades industriales, residenciales y comerciales. Al Ingeniero en
Energía le compete el tratamiento adecuado de la conducción de flujos bajo conceptos de
optimización económica, técnica, ambiental y de estética.
La aplicación de la Ecuación de Bernoulli para fluidos reales, entre 2 secciones de un mismo
tramo de tubería es:
p1 v 21 p 2 v 22
+ z 1+ = + z 2+ + hp … … ..(1)
γ 2g γ 2g
Donde:
hp=hfp +hfs … … … … .(2)
Donde:
hfp = es la sumatoria de perdidas primarias o longitudinales.
hfs = Perdidas secundarias o, locales por accesorios.

Al hablar de pérdidas en tuberías, lleva a estudiar los flujos internos que sean
completamente limitados por superficies sólidas con un grado de rugosidad según el
material del cual están fabricadas.
Este flujo es muy importante de analizar ya que permitirá diseñar las redes de tuberías y sus
accesorios más óptimos.
Las pérdidas de energía que sufre una corriente cuando circula a través de un circuito
hidráulico se deben fundamentalmente a:
 Variaciones de energía potencial del fluido.
 Variaciones de energía cinética.
 Rozamiento o fricción.

PERDIDAS PRIMARIAS:

Llamadas perdidas longitudinales o pérdidas por fricción, son ocasionadas por la fricción del
fluido sobre las paredes del ducto y se manifiestan con una caída de presión.
Empíricamente se evalúa con la fórmula de DARCY - WEISBACH:

f∗L∗V 2
hfp=
2 g∗D

Donde:
L = longitud de la tubería.
D = Diámetro de la tubería.
V = velocidad media del flujo.
f = factor de fricción de la tubería.
De donde el factor de fricción de la tubería depende del Número de Reynolds (Re) y de la
rugosidad relativa (ε / D). Para esto se hace uso del Diagrama de Modi. Básicamente las
Pérdidas primarias son directamente proporcionales a la longitud de la tubería.

PERDIDAS SECUNDARIAS:

También conocidas como perdidas locales o puntuales, las cuales son originadas por una
infinidad de accesorios que se ubican dentro de un sistema de tuberías, como, por ejemplo:
Válvulas.
Codos.
Niples.
Reducciones.
Ensanchamientos.
Uniones universales.
Etc.
La expresión para evaluar las perdidas secundarias (en metros de columna del fluido) es la
siguiente:

K∗L∗V 2
hfs=
2 g∗D

Donde K es la constante para cada accesorio y depende del tipo de accesorio, material y
diámetro.
Luego la longitud equivalente será:

K∗D
Leq=
f

La longitud equivalente se puede hallar en manuales y libros.

En el equipo FME-05 de pérdidas de carga local estudia las pérdidas de energía cinética de
un fluido que circula por una tubería. Estas se deben principalmente a variaciones bruscas
de velocidad causadas por:
 Cambios bruscos de sección.
 Perturbación del flujo normal de la corriente, debido a cambios de dirección
provocadas por la existencia de un codo, curva, etc.
 Rozamiento o fricción.

Las pérdidas de carga que sufre un fluido al atravesar todos los elementos expresada en
metros del fluido, puede calcularse con la siguiente expresión:

K∗V 2
∆ hfs=
2g
Donde:
K = coeficiente de pérdidas de carga.
V= velocidad del fluido.
∆h = diferencia de altura manométrica.
g= gravedad.

Régimen Laminar y Régimen Turbulento.

Cuando un fluido circula por una tubería lo puede hacer en régimen laminar o en régimen
turbulento. La diferencia entre estos dos regímenes se encuentra en el comportamiento de
las partículas fluidas, que a su vez depende del balance entre las fuerzas de inercia y las
fuerzas viscosas o de rozamiento. La importancia que tiene el determinar el tipo de régimen
de un fluido, radica en que influye directamente en las pérdidas de carga friccionales. Como
se verá posteriormente, el número de Reynolds es el parámetro que expresa la relación
entre las fuerzas de inercia y las viscosas en el interior de una corriente, por lo que el
régimen hidráulico va a depender de su valor.

Número de Reynolds (Re):

Coeficiente que relaciona la velocidad de un fluido, el diámetro de la tubería por la que pasa
el fluido, su densidad y su viscosidad, con el fin de determinar si el flujo respectivo es
laminar o turbulento. El Número de Reynolds representa el efecto de la viscosidad del fluido
sobre las condiciones de escurrimiento. Su expresión es la siguiente: En donde: v: Velocidad
del flujo D: Diámetro interior de la tubería
Materiales y métodos

Materiales
 Sistema de tubería:

o 1 tubos de diámetro de ½ pulgadas de 0.31m.

o 6 tubo de diámetro de ¾ pulgadas de 0.405, 51, 31, 11, 52, 17m.
o 1 Expansión ½” a ¾ pulgadas
o 5 codos de ¾ pulgadas

 Otros materiales:
o 1 Balde de plástico (0.37Kg).

o Agua.
o 1 Cronometro.
 o 1 Balanza.

Métodos:
La explicación de lo realizado en la práctica se realizó los laboratorios de la UNALM
con el profesor de teoría del curso. La recolección de datos se dio en el laboratorio
de pesquería y detrás de ella para el uso de la válvula, el agua y la tubería.
 En el laboratorio la profesora de prácticas menciona algunas pautas sobre el
tema, se selecciona un grupo por sistema de tubería.

 Cada grupo hace la medición de diámetro y longitud respectiva del sistema,

tubos y accesorio; genera cierta presión entre tubo y accesorio para que
cuando el fluido pase dentro no genere el desarmamiento de esta por
diferente motivo, se analiza brevemente sobre el sistema.

 Tarar en la balanza el balde que va a obtener el agua que saldrá del sistema
de tuberías, para que luego se pueda obtener la medición de esta masa de
agua.

 El grupo se dirige detrás del laboratorio donde se encuentra la válvula y lo

une con el sistema para obtener datos (tiempo y volumen de agua) y poder
calcular el caudal.

 Una vez listo el sistema con la válvula, esta se abre ¼, ½, ¾ y totalmente

para obtener nuestros datos, observando un cambio de curvatura cuando el
agua cae al balde.
  Por cada abertura se toma apunte de la medición del tiempo con un
cronometro y el volumen contenido en el balde.

 Luego de obtener los datos necesarios se procede a realizar los cálculos de

caudal, velocidad utilizando Bernoulli para el caso de tuberías y accesorios
de tuberías, el f, K y Re.

Resultados
Datos:
o Gravedad: 10 m/s2
o Densidad del agua: 1 000Kg/m 3
o Viscosidad del agua: 10-3 Kg/ms

TUBERIAS:
Tubería de diámetro ½”
o Longitud: 0.31m.

Tabla de resultados de cálculo del Volumen 1 con respecto a la abertura de la válvula en la

tubería de diámetro de ½”

Abertura de Tiempo Agua (Kg) Vol. de agua Q (m3/s) V1(m/s)

la válvula. (seg.) (m3)
¼ 10 0.91 0.91x10-3 0.91x10-4 0.718
½ 10 4.27 4.27x10-3 4.27x10-4
3.3708
¾ 5.33 3.54 3.54x10-3 6.64x10-4 5.2416
total 5.12 3.56 3.56x10-3 6.9531x10-4 5.488
Fuente: elaboración propia.
Tabla de resultados de cálculo del f de la tubería de diámetro de ½”

Abertura de la válvula. ∆P/ỿ (Dato proporcionado Coef. De fricción (f)

por el profesor.)
¼ 0.001 1,14x10−3
½ 0.006 1,458x10-3
¾ 0.008 1,2505x10-3
Total 0.01 1,495x10-3
Fuente: elaboración propia.
Tabla de resultados de cálculo del número de Re de la tubería de diámetro de ½”

Abertura de la válvula. Re1

¼ 9118,6
 ½ 42799
¾ 66568,32
Total 69596
Fuente: elaboración propia.

Tubería de diámetro ¾”
o Longitud: 0.405m.

Tabla de resultados de cálculo del Volumen 2 con respecto a la abertura de la válvula en la

tubería de diámetro de ¾”

Abertura de Tiempo Agua (Kg) Vol. de Q (m3/s) V2(m/s)

la válvula. (seg.) agua (m3)
¼ 10 0.91 0.91x10-3 0.91x10-4 0.319
½ 10 4.27 4.27x10-3 4.27x10-4 1.49
¾ 5.33 3.54 3.54x10-3 6.64x10-4 2.33
total 5.12 3.56 3.56x10-3 6.9531x10 -4
2.42
Fuente: elaboración propia.

Tabla de resultados de cálculo del f de la tubería de diámetro de ¾”

Abertura de la ∆P/ỿ Coef. De fricción (f) Re2

válvula.
¼ 0.002 0.018 6082.665
½ 0.01 0.00423 28538.805
¾ 0.013 0.00225 44378.88
total 0.015 0.0024 46472.475
Fuente: elaboración propia.

ACCESORIOS:
Tabla de resultados de cálculo del Volumen 1 y 2 de la tubería de diámetro ½”de ¾”
respectivamente

Abertura Tiempo Agua Vol. de Q (m3/s) V1(m/s) V2(m/s)

de la (seg.) (Kg) agua (m3)
válvula.
¼ 10 0.91 0.91x10-3 0.91x10-4 0.718 0.319
½ 10 4.27 4.27x10-3 4.27x10-4 3.3708 1.49
¾ 5.33 3.54 3.54x10-3 6.64x10-4 5.2416 2.33
total 5.12 3.56 3.56x10-3 6.9531x10-4 5.488 2.42
Fuente: elaboración propia.
Expansión ½” a ¾”
Tabla de resultados de cálculo del K de la Expansión ½” a ¾”

Abertura de la ∆P/ỿ (Dato K Re1

válvula. proporcionado por el
profesor.)
¼ 0.02 1.4315 9118,6
½ 0.041 0.8463 42799
¾ 0.06 0.8308 66568,32
total 0.09 0.8450 69596
Fuente: elaboración propia.

Codo estándar ¾
Tabla de resultados de cálculo del K del codo estándar ¾’’

Abertura de la ∆P/ỿ K Re2

válvula.
¼ 0.028 4.708 6082.665
½ 0.041 0.1871 28538.805
¾ 0.085 0.217 44378.88
total 0.13 0.336 46472.475
Fuente: elaboración propia.

DISCUSIONES

o Interpretando los datos de Reynold del sistema estudiado, se puede deducir que en todas las
instancias del sistema el flujo de agua es turbulento, ya que los valores superan los 4000 Re.

o Se puede generar cierto error en los cálculos determinados por la mala manipulación de la
válvula, ya que por su ubicación no se podía realizar una fácil manipulación.

o Se puede generar error al momento de medir el tiempo con el cronometro y sacar el balde
con el contenido de agua ya que puede haber contado más a o menos tiempo y/o el
contenido del balde pudo ser mayor o menor.

o Analizando los gráficos de las tablas de Factor de fricción en la tabla milimetrada, se puede
comprobar que estas rectas guardan similitud con la gráfica de factor de fricción vs
rugosidad; ya que tienen las mismas orientaciones.

CONCLUSIONES
 o En la relación Re y el f de la tubería de diámetro de ½” tiene una parte inversamente
proporcional desde la abertura ¼ a ½, luego de ello la curva aumenta desde la abertura ½ a
¾ generando una proporción directa entre el Re y el f, luego regresa a ser inversamente
proporcional desde la abertura ¾ hasta la abertura total.
o En la relación Re y el f de la tubería de diámetro de ½” tiene una parte directamente
proporcional desde la abertura ¼ a ½, luego a partir de allí se genera una relación
inversamente proporcional.
o En la relación Re y el K de la Expansión ½” a ¾” se genera una relación directamente
proporcional entre la abertura ¼ a ½, luego se forma una relación inversamente
proporcional desde la abertura ½ a ¾, luego de estos abertura el K varia muy poco mientras
el Re aumenta.
o En la relación Re y el K de la Expansión ½” a ¾” se genera una relación inversamente
proporcional entre cada K por abertura, variando el cada vez más el aumento del Re entre
abertura de la válvula.
o La contracción brusca genera más perdida que la expansión.

BIBLIOGRAFÍA

- Claudio Matraix, 1982, Mecánica de fluidos y maquinas hidráulicas

- Manual de laboratorios de Mecánica de Fluidos: cuarta sesión, Perdida de carga en tuberías,
Prof. Ing. Estela Assuseria, Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, 2008
- Espinosa Alberto, Transporte Residual a través de tuberías, Tesis para el grado de Ingeniero
Mecánico Presentada por la Universidad Católica del Perú, Lima, 1980
- Rocha Arturo, 2008, Hidráulica de Tuberías, 1er edición, Universidad Nacional de Ingeniería,
Facultad de Ingeniería Civil, Lima,