Subido por Franco Reynalde rios

INFORME%20FINAL%20HIDRAULICA%20REYNALDE%20RIOS%20Franco

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN
MARCOS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA
MECANICA DE FLUIDOS
INFORME FINAL DE PERDIDAS DE CARGA EN TUBERIAS
REYNALDE RIOS, FRANCO
DOCENTE:
MANUEL VICENTE HERQUINIO ARIAS
2021-2
https://drive.google.com/file/d/1U9N9O0gQarK_NKlrQWk07qLvA
e3btFQR/view?usp=sharing
o Introducción
Los ingenieros encargados de dimensionar y calcular las instalaciones hidráulicas
consideran tres aspectos fundamentales: la resistencia mecánica, las pérdidas de carga y
el presupuesto.
El tramo de conducción con mayor longitud, o con mayores obstáculos o de variación
de altura geométrica será el tramo considera más desfavorable del circuito. Será el
punto de partida del dimensionado y del cálculo de la pérdida de carga. En redes de
abastecimiento de agua (en otras redes cambia)
La pérdida de carga en una tubería o en un elemento hidráulico de una conducción es la
diferencia de presión entre dos puntos, para un determinado caudal. Si no hay fluido en
movimiento no puede haber pérdida de carga.
En el caso de las tuberías horizontales la pérdida de carga se manifiesta en la
disminución de presión del flujo.
En este experimento realizaremos el cálculo de la perdida de energía en una tubería. Se
observará que a medida que un flujo fluye por un conducto sufre perdida de energía ya
sea por fricción en las paredes del conducto o por accesorios.
Las pérdidas de energía traen como consecuencia una pérdida de la presión del flujo en
su trayectoria. En nuestro experimento determinaremos las pérdidas de energías por
fricción en un conductor recto. Se realizará los cálculos de la velocidad, el número
adimensional de Reynolds.
El experimento se realizó para distintos caudales manteniéndolos constantes y en una
sola tubería de área transversal circular y constante, de un metro de longitud y media
pulgada y un diámetro constante.

Objetivos
o Objetivo general
Estudiar la influencia de la perdida de carga total en los distintos regímenes de flujo.
o Objetivos específicos
 Determinar el factor de fricción para cada ítem.
 Determinar las pérdidas de cargas por fricción para régimen turbulento.
 Analizar la influencia de las pérdidas de cargas por fricción para régimen
turbulento.
 Determinar las pérdidas de cargas por accesorios para régimen
turbulento.
 Analizar la influencia las pérdidas de cargas por accesorios para régimen
turbulento.
 Determinar la perdida de carga total.

Marco Teórico
o Osborne Reynolds
Fue un ingeniero y físico irlandés que realizo importantes contribuciones en los campos de
la hidrodinámica y la dinámica de fluidos, siendo la más notable su clásico experimento
mediante el que estableció que el paso de régimen laminar a turbulento, que varía al
modificar la velocidad y/o la viscosidad, quedaba condicionado a un valor adimensional
conocido como número de Reynolds.
o El número de Reynolds
Es un número adimensional que relaciona las fuerzas inerciales y las fueras viscosas (o de
rozamiento) y es influenciado por la temperatura, del fluido.
𝑹𝒆 =
𝑭𝒖𝒆𝒓𝒛𝒂𝒔 𝒊𝒏𝒆𝒓𝒄𝒊𝒂𝒍𝒆𝒔
𝑭𝒖𝒆𝒓𝒛𝒂𝒔 𝒗𝒊𝒔𝒄𝒐𝒔𝒂𝒔
o Régimen de flujo laminar
La velocidad tendrá cierta distribución a través de una sección transversal y será función
únicamente del radio, debido a la simetría axial del flujo. Para valores de Re < 2300 el flujo
se mantiene estacionario y se comporta como si estuviera formado por laminas delgadas,
que interactúan solo en base a esfuerzos tangenciales, por eso a este flujo se le llama flujo
laminar.
Imagen: Flujo laminar
o Régimen de flujo transicional
Para valores de 2300 < Re < 3500 la línea del colorante pierde estabilidad formando
pequeñas ondulaciones variables en el tiempo, manteniéndose sin embargo delgada. Este
régimen se denomina de transición.
o Régimen de flujo turbulento
En general, el estado natural del movimiento tiene fluctuaciones irregulares de la velocidad,
este tipo de movimientos de llama turbulento y se caracteriza porque el fluido
continuamente se mezcla, de una manera caótica, como resultado de la ruptura de un flujo
ordenado de vórtices que afectan zonas en dirección del movimiento. Para valores de Re >
3500, este régimen es llamado turbulento, es decir caracterizado por un movimiento
desordenado, no estacionario y tridimensional. El perfil de velocidad para el flujo
turbulento es muy diferente de la distribución parabólica del flujo laminar.
Imagen: Flujo Turbulento
o Viscosidad cinemática
Es la relación entre la viscosidad absoluta o dinámica y la densidad de un fluido. Se define
como la expansión de un área que otorga un fluido al ser derramado sobre una superficie de
rugosidad promedio.
𝝊=
𝝁
𝝆
o Ecuación de continuidad
Principio de conservación de la masa. De acuerdo con éste, de la mas de fluido que en la
unidad de tiempo entra a un volumen específico dentro del flujo, una parte se queda
almacenada en si interior y el resto sale del volumen. Si el volumen que se estudia es de
forma y magnitud constante (volumen de control), el almacenaje no puede ser indefinido.
Matemáticamente es posible preferir tratar con la cantidad neta d masa que sale y que entra,
sumadas algebraicamente; así, el principio de la conservación de materia, aplicado a un
volumen de control fijo completamente arbitrario dentro del flujo, se expresa en la siguiente
forma: [cantidad neta de masa que atraviesa la superficie de frontera de volumen, en la
unidad de tiempo.] + [rapidez de variación d la masa contenida en el volumen]=0.
𝑸 = 𝑨𝟏 ∗ 𝑽𝟏 = 𝑨𝟐 ∗ 𝑽𝟐
o Caudal
En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que circula a través de una sección
del ducto (tubería, cañería, oleoducto, río, canal…) por unidad de tiempo. Normalmente se
identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de
tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un
área dada en la unidad de tiempo.
𝑸=
𝒗𝒐𝒍
𝒕
o Perdidas de carga
La pérdida de carga en una tubería o canalización es la pérdida de presión que se produce
en un fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de
la tubería que las conduce. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos
regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un
estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula, etc.
o Pérdida de carga en conducto rectilíneo
Se producen cuando el fluido se pone contacto con la superficie del conducto. Esto provoca
que se rocen unas capas con otras – flujo laminar – o de partículas de fluidos entre sí – flujo
turbulento.
Las pérdidas de carga en un conductor rectilíneo o pérdidas primarias son pérdidas de carga
debidas a la fricción del fluido contra sí mismo y contra las paredes de la tubería rectilínea.
Si el flujo es uniforme, es decir que la sección es constante, y por lo tanto la velocidad
también es constante. Para hallar la perdida de carga se puede usar piezómetros y medir la
diferencia de alturas que hay entre dos piezómetros ubicados a cierta distancia, de este
modo:
ℎ𝑓 = ℎ1 − ℎ2
o Formula de Darcy-Weisback
Para que flujo permanente, en un tubo de diámetro constante, la línea de cargas
piezométricas es paralela a la línea de energía e inclinada en la dirección del movimiento.
En 1850, Darcy, Weisbach y otros, dedujeron experimentalmente una fórmula para calcular
en un tubo la perdida de fricción:
𝐿 ∗ 𝑉2
ℎ𝑓 = 𝑓 ∗
𝐷 ∗ 2𝑔
Dónde:
f= factor de fricción, sin dimensiones
g= aceleración de la gravedad, en m/s2
hf= perdida de fricción, en m.
D= diámetro, en m.
L= longitud de tubo, en m.
V= velocidad media, en m/s.
o El diagrama de Moody
El diagrama de Moody consiste en una serie de curvas dibujadas sobre papel logarítmico,
que se emplean para calcular el factor de fricción presente en el flujo de un fluido
turbulento a través de un conducto circular.
Con el factor de fricción f se evalúa la pérdida de energía por fricción, un valor importante
para determinar el desempeño adecuado de las bombas que distribuyen fluidos tales como
el agua, la gasolina, el crudo y otros.
Para conocer la energía en el flujo de un fluido es necesario conocer las ganancias y las
pérdidas debido a factores como la velocidad, la altura, la presencia de dispositivos
(bombas y motores), los efectos de la viscosidad del fluido y los rozamientos entre este y
las paredes de la tubería.
¿Para qué sirve?
El diagrama de Moody es útil para encontrar el factor de fricción f incluido en la ecuación
de Darcy, en vista de que en la ecuación de Colebrook no es sencillo expresar f
directamente en términos de otros valores.
Su uso simplifica la obtención del valor de f, al contener la representación gráfica de f en
función de NR para distintos valores de la rugosidad relativa sobre una escala logarítmica.
Estas curvas han sido creadas a partir de datos experimentales con diversos materiales de
uso común en la fabricación de tuberías. El uso de una escala logarítmica tanto para f como
para NR es necesario, puesto que abarcan un muy amplio rango de valores. De esta forma
se facilita la graficación de valores de distintos órdenes de magnitud.
Se utiliza tanto para tuberías circulares como para las no circulares, bastando con sustituir
para estas el diámetro hidráulico.
o Pérdidas de carga localizadas o en accesorios
Las pérdidas de carga por fricción en accesorio ocurren en tramos cortos, e hidráulicamente
se consideran que ocurren en un punto y usualmente son conocidas como pérdidas de carga
localizadas, locales o pérdidas menores. Para estas pérdidas de carga localizadas existen
pocos resultados de validez, debido principalmente a que el carácter del flujo de los
accesorios es bastante complicado y la forma para determinar el valor de las pérdidas es
experimental.
La magnitud de la pérdida de carga local se expresa como una fracción de la carga de
velocidad, inmediatamente aguas abajo del sitio donde se produjo la pérdida. La velocidad
del flujo dentro del accesorio se estima en base al caudal y diámetro interno del accesorio.
𝒉𝒇𝒂𝒄𝒄
𝑽𝟐
=𝑲∗
𝟐𝒈
Donde:
hi= es la pérdida local de carga hidráulica por accesorio (m)
Ki=: es un factor que depende del accidente u obstrucción en el flujo (adimensional)
V: es la velocidad media en el tramo de tubería aguas abajo de la obstrucción (m/s)
g: es la aceleración de la gravedad (m/s^2).
El coeficiente Ki es adimensional y depende de parámetros adicionales, tales como el
número de Reynolds, rugosidad relativa, relaciones geométricas y del tipo de singularidad o
accesorio hidráulico que se esté analizando. Mucho de los valores de coeficiente de
accesorios Ki se pueden obtener de tablas (Tabla 1), sin embargo, suele suceder que los
valores de Ki proporcionados por diferentes fuentes son dispares, por lo que se recomienda
precaución en su utilización. En otros casos, los valores de pérdida por válvulas, filtros,
entre otros, varían de acuerdo con el tipo, por lo que los fabricantes en lugar de valores de
Ki proporcionan curvas para estimar directamente la perdida de carga que va producir el
accesorio bajo ciertas condiciones. En la Figura 1 se muestra un ejemplo de curvas de
pérdida de carga en el cual solo se debe conocer el caudal que va circular sobre estos
accesorios y en base a este valor se determina la pérdida de carga que produce dicho
accesorio.
Tabla 1. Coeficientes de accesorios (CONAGUA, 2002)
Figura 1. Ejemplo de curvas de pérdida de carga en filtros, proporcionado por el fabricante
(WadeRain)
En la práctica, es común considerar a las pérdidas de carga localizadas como un porcentaje
de la suma total de las pérdidas de carga por fricción. Este porcentaje varía en proporción al
número de obstrucciones o cambios de dirección significativos en la ruta de conducción, y
se considera de un 5 a un 10% dependiendo del tipo de sistema y de las velocidades de
diseño. Si el promedio de la velocidad es cercano a 2 m/s se considera el 10% y sí es menor
de 1 m/s se considera un 5 por ciento.

Materiales












Tubo de PVC de 1/2’’
Codos de 90° de 1/2’’
Codos de 45° de 1/2’’
Llaves de paso de bola de 1/2’’
Adaptador de rosca para llave de paso de 1/2’’
Manguera delgada transparente
Pegamento para tubo de PVC
Cinta teflón
Silicona liquida
4 tubos piezométricos
3 Llave de paso
Codos de 45o y 90o de ½’’
o Herramientas






Recipiente graduado
Recipiente graduado de 3L
Herramientas de construcción
Calculadora
Cuaderno de apuntes
Guincha
o Equipos
 1 cronometro
 1 calculadora

Procedimiento
o Abrimos la llave de entrada y la llave a usar para la hallar la perdida de carga por
accesorios, manteniendo la llave de salida cerrada. Sabemos que el tubo está lleno
cuando los piezómetros comienzan a marcar una altura de agua.
o Se procede a abrir la válvula de salida ligeramente, manteniendo la manguera de
salida en el contenedor.
o Se procedió a medir las alturas piezométricas las cuales se encontraban en una
oscilación constante, se tomó la medida de la altura en el punto medio de la
oscilación.
o Repetimos este procedimiento para los 15 ítem que nos piden en la hoja de cálculos.
o Toma de datos
INFORMACION PRELIMINAR
Diámetro de la tubería antes de la válvula de control
0.015 m
Longitud de la tubería
1.4 m
Temperatura
19 ⁰C
Viscosidad dinámica
1.027x10-6 N-s/m2
Gravedad
9.81 m/s2
Viscosidad cinemática
1.029x10-6 m2/s
TOMA DE DATOS
1
VOLUMEN
(m3)
0.0005
T
(s)
10.57
3902.2
h1
(m)
0.98
h2
(m)
0.96
h3
(m)
0.88
h4
(m)
0.74
2
0.0005
0.00004757373930
3924.5
0.95
0.93
0.78
0.70
3
10.26
0.00004873294347
4020.1
0.6
0.58
0.46
0.38
0.0005
9.58
0.00005219206681
4305.5
0.45
0.43
0.32
0.21
5
0.0005
8.73
0.00005727376861
4724.7
0.4
0.38
0.27
0.15
6
0.0005
8.14
0.00006142506143
5067.1
0.37
0.35
0.25
0.10
7
0.0005
7.83
0.00006385696041
5267.7
0.33
0.31
0.24
0.08
8
0.0005
7.8
0.00006410256410
5288.0
0.32
0.3
0.23
0.07
9
0.0005
7.53
0.00006640106242
5477.6
0.32
0.3
0.22
0.06
10
0.0005
7.14
0.00007002801120
5776.8
0.29
0.27
0.21
0.055
11
0.001
12.58
0.00007949125596
6557.4
0.24
0.22
0.18
0.05
12
0.001
11.61
0.00008613264427
7105.3
0.18
0.16
0.15
0.04
13
0.001
10.66
0.00009380863039
7738.5
0.16
0.14
0.11
0.02
Q (CAUDAL) (m3 /s)
Re
0.00004730368969
10.51
0.0005
4
ITEM
14
0.001
10.46
0.00009560229446
7886.5
0.13
0.11
0.07
0.01
15
0.001
9.95
0.00010050251256
8290.7
0.12
0.1
0.04
0.005
o Cálculos y resultados
o Perdidas de carga
𝒉𝒇 = 𝒉𝟏 − 𝒉𝟐
o Ecuación de Darcy- Weisbach
𝑳 ∗ 𝑽𝟐
𝒉𝒇 = 𝒇 ∗
𝑫 ∗ 𝟐𝒈
o Factor de fricción para régimen laminar
𝒇=
𝟔𝟒
𝑹𝒆
o Rugosidad absoluta
𝜺=
𝑲
→𝑲= 𝜺∗𝑫
𝑫
o Perdida de carga por accesorios
𝒉𝒇𝒂𝒄𝒄
𝑽𝟐
=𝑲∗
𝟐𝒈
o Ecuación de Colebrook – White
𝜺
𝟐, 𝟓𝟏
= −𝟐 𝐥𝐨𝐠 [ 𝑫 +
]
𝟑, 𝟕𝟏
√𝒇
𝑹𝒆√𝒇′
𝟏

Para el tramo 1:
Para el ítem 1 el Re es 3902.2, está en régimen turbulento, por tanto, se realizará los
cálculos respectivos con Darcy- Weisbach:
Calcularemos la perdida de energía con los datos obtenidos:
ℎ𝑓 = ℎ1 − ℎ2 = 1 𝑚 − 0.96 𝑚 = 0.04 𝑚
Conocemos la longitud de la tubería: L= 1 m
Luego con Darcy- Weisbach
𝑳 ∗ 𝑽𝟐
𝒉𝒇 = 𝒇 ∗
𝑫 ∗ 𝟐𝒈
Despejamos f
𝑫 ∗ 𝟐𝒈
=𝒇
𝑳 ∗ 𝑽𝟐 ∗ 𝒉𝒇
𝑚
0.015 m∗2∗9.81 2
𝑠
1 𝑚∗0.26769112 (
𝑚 2
) ∗0.04 𝑚
𝑠
= 𝑓 = 0.01642792
Análogamente para los demás ítems.
item
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Vol
(m3)
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.001
0.001
0.001
0.001
0.001
Q (m3 /s)
V (m /s)
0.00004730368969
0.00004757373930
0.00004873294347
0.00005219206681
0.00005727376861
0.00006142506143
0.00006385696041
0.00006410256410
0.00006640106242
0.00007002801120
0.00007949125596
0.00008613264427
0.00009380863039
0.00009560229446
0.00010050251256
0.26769107
0.26921928
0.27577921
0.29535435
0.32411164
0.34760377
0.36136586
0.36275572
0.3757629
0.39628777
0.44984017
0.48742371
0.53086204
0.54101236
0.56874264
TOMA DE DATOS
h1
h2
Re
(m) (m)
3902.2 0.98 0.96
3924.5 0.95 0.93
4020.1 0.6 0.58
4305.5 0.45 0.43
4724.7 0.4 0.38
5067.1 0.37 0.35
5267.7 0.33 0.31
5288.0 0.32 0.3
5477.6 0.32 0.3
5776.8 0.29 0.27
6557.4 0.24 0.22
7105.3 0.18 0.16
7738.5 0.16 0.14
7886.5 0.13 0.11
8290.7 0.12 0.1
f promedio = 0.052982621
hf
(m)
0.04
0.07
0.05
0.05
0.04
0.07
0.065
0.06
0.05
0.06
0.02
0.02
0.02
0.02
0.03
L
(m)
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
D
(m)
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
G
(m /s2)
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
f
0.08213958
0.08120971
0.07739221
0.06747354
0.05603134
0.04871372
0.04507399
0.04472926
0.04168621
0.03747994
0.02908733
0.02477462
0.02088608
0.02010971
0.01819653

Gráficos
f vs. Re
0,09
0,08
0,07
0,06
f
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Re
Grafico f v. Re
f vs. Q
0,09
0,08
0,07
0,06
Q
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
0
0,00002
0,00004
0,00006
f
Grafico f v. Q
0,00008
0,0001
0,00012

Determinación de la rugosidad absoluta
o Evaluación del Re y el factor de fricción f en el diagrama de Moody
Se observa una distribución dispersa, pero en cierto tramo hay una acumulación de puntos
que pueden formar una tendencia parcial que nos permite determinar una curva que da un
valor de rugosidad relativa de 0.004.
Para la determinación de la rugosidad absoluta multiplicaremos la rugosidad relativa
obtenida por el diámetro de la tubería.
𝜺=
𝑲
→𝑲= 𝜺∗𝑫
𝑫
𝑲 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 ∗ 𝟎, 𝟎𝟏𝟓 𝒎 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟔 𝒎 = 𝟎. 𝟎𝟔 𝒎𝒎
Por lo tanto, nuestra rugosidad absoluta es de 0.00006 m o 0.06 mm.
o Luego por la ecuación de Colebrook – White
𝜺
𝟐, 𝟓𝟏
= −𝟐 𝐥𝐨𝐠 [ 𝑫 +
]
𝟑, 𝟕𝟏
√𝒇
𝑹𝒆√𝒇′
𝟏
Despejando el f nos queda:
𝟐
𝟏
𝒇=( )∗
𝟒
𝟏
𝜺
𝟐, 𝟓𝟏
𝐥𝐨𝐠 [ 𝑫 +
]
𝟑, 𝟕𝟏
𝑹𝒆√𝒇′ ]
[
Que usamos de forma iterativa con f’ supuestos hasta tener uno que cumpla.
Re
D (m)
f
1 3902.2
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.044047134
0.043987613
0.043738243
0.04304535
0.042147467
0.0041501232
0.041153368
0.041119318
0.040810881
0.040356706
0.039328348
0.038715162
0.038093791
0.037960107
0.037614588
ITEM
2 3924.5
3 4020.1
4 4305.5
5 4724.7
6 5067.1
7 5267.7
8 5288.0
9 5477.6
10 5776.8
11 6557.4
12 7105.3
13 7738.5
14 7886.5
15 8290.7
f promedio = 0.04166257

Discusión de resultados
Se observa que el factor de fricción obtenido por la ecuación de Colebrook – White es
0.04166257 y el obtenido por la ecuación de Darcy- Weisbach es 0.052982621. La
diferencia es suficientemente significativa como para determinar que el ensayo tuvo errores
experimentales, probablemente debido a la fuente de agua, que tenía una fluidez variable y
a algunos errores de medición en la toma de datos en el régimen turbulento dado que la
recolección del volumen requerido no se podía realizar con precisión.

Para el tramo 2:
Para el ítem 1 el Re es 3902.2, está en régimen turbulento, por tanto, se realizará los
cálculos respectivos con la ecuación de Perdida de carga por accesorios.
Calcularemos la perdida de energía con los datos obtenidos:
ℎ𝑓𝑎𝑐𝑐 = ℎ2 − ℎ3 = 0.96 𝑚 − 0.88 𝑚 = 0.08 𝑚
Conocemos la longitud de la tubería: L= 1 m
Luego con ecuación de Perdida de carga por accesorios.
𝒉𝒇𝒂𝒄𝒄
𝑽𝟐
=𝑲∗
𝟐𝒈
Despejamos K:
𝒉𝒇𝒂𝒄𝒄 ∗
𝟐𝒈
=𝑲
𝑽𝟐
𝒎
𝟐)
𝒔
𝟎. 𝟎𝟖 𝒎 ∗
= 𝑲 = 𝟐𝟏. 𝟗𝟎𝟓𝟎𝟐𝟓𝟎𝟗
𝒎 𝟐
(𝟎. 𝟐𝟔𝟕𝟔𝟗𝟏𝟎𝟕 )
𝒔
𝟐 (𝟗. 𝟖𝟏
Análogamente para los demás ítems.
TOMA DE DATOS
V
(m /s)
Re
item
Vol
(m3)
t
(s)
Q
(m3 /s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.001
0.001
0.001
0.001
0.001
0.001
10.57
10.51
10.26
9.58
8.73
8.14
7.83
7.8
7.53
13.61
12.58
10.94
9.66
9.46
8.55
0.00004730368969
0.00004757373930
0.00004873294347
0.00005219206681
0.00005727376861
0.00006142506143
0.00006385696041
0.00006410256410
0.00006640106242
0.00007347538575
0.00007949125596
0.00009140767824
0.00010351966874
0.00010570824524
0.00011695906433
0.26769107
0.26921928
0.27577921
0.29535435
0.32411164
0.34760377
0.36136586
0.36275572
0.3757629
0.41579642
0.44984017
0.51727507
0.5858167
0.59820183
0.66187009
3902.2
3924.5
4020.1
4305.5
4724.7
5067.1
5267.7
5288.0
5477.6
6061.2
6557.4
7540.5
8539.6
8720.1
9648.3
K2-3 PROMEDIO = 10.30674061
h2
(m)
h3
(m)
hf acc
(m)
K2-3
0.96
0.88
0.55
0.4
0.33
0.28
0.27
0.26
0.25
0.23
0.22
0.17
0.14
0.12
0.09
0.88
0.78
0.46
0.32
0.27
0.25
0.24
0.23
0.22
0.21
0.2
0.15
0.11
0.08
0.04
0.08
0.1
0.09
0.08
0.06
0.03
0.03
0.03
0.03
0.02
0.02
0.02
0.03
0.04
0.05
21.90502509
18.94991496
5.159748228
24.74158378
20.54589034
16.23875027
10.51781088
10.43736903
11.11690086
1.874094456
3.878511429
0.825863441
2.088716349
2.681434312
3.639495727

Discusión de resultados
Se analizarán los resultados obtenidos experimentalmente, con los valores presentados
en los libros, a fin de validar el experimento o en caso contrario vislumbrar los errores
cometidos. Nuestro K2-3 promedio sale 10.30674061, ahora lo compararemos con el
valor teórico de K para las válvulas esféricas, que hallaremos en los libros.
Imagen: Mecánica de fluidos, Wendor Chereque
Se observa que para válvulas esféricas el valor de K es mayor a 17,3 cuando la
válvula está abierta 45º, el cual es el caso de la válvula utiliza en el experimento.
Por lo que al comparar con el valor obtenido de la ecuación de Perdida de carga por
accesorios: K2-3 promedio sale10.30674061, que dista significativamente del valor
teórico, lo que nos indica que posiblemente los cálculos respectivos no fueron
ejecutados adecuadamente o que las mediciones no resultaron adecuadas. Por lo
anterior podemos concluir que en el tramo del experimento que pasa por la válvula
de bola, hubo errores experimentales que pueden ser en la toma de datos o en la
ejecución de las ecuaciones correspondientes. Por tanto, este tramo del experimento
no representa el fenómeno planteado.

Grafico
K vs. Re
30
25
K
20
15
10
5
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Re
Para el tramo 3:
Para el ítem 1 el Re es 3902.2, está en régimen turbulento, por tanto, se realizará los
cálculos respectivos con la ecuación de Perdida de carga por accesorios.
Calcularemos la perdida de energía con los datos obtenidos:
ℎ𝑓𝑎𝑐𝑐 = ℎ3 − ℎ4 = 0.88 𝑚 − 0.74 𝑚 = 0.14 𝑚
Conocemos la longitud de la tubería: L= 1 m
Luego con ecuación de Perdida de carga por accesorios.
𝒉𝒇𝒂𝒄𝒄
𝑽𝟐
=𝑲∗
𝟐𝒈
Despejamos K:
𝒉𝒇𝒂𝒄𝒄 ∗
𝟐𝒈
=𝑲
𝑽𝟐
Como nuestro cambio de dirección consta de 4 codos entonces se dividirá entre 4
𝟐 (𝟗. 𝟖𝟏
𝟎. 𝟏𝟒 𝒎 ∗
𝒎
)
𝒔𝟐
𝒎 𝟐
𝟒 ∗ (𝟎. 𝟐𝟔𝟕𝟔𝟗𝟏𝟎𝟕 )
𝒔
= 𝑲 = 𝟗. 𝟓𝟖𝟑𝟒𝟒𝟖𝟒𝟕𝟔
Análogamente para los demás ítems.
Item
TOMA DE DATOS
V
(m /s)
Re
1
2
Vol
t
Q
(m3)
(s)
(m3 /s)
0.0005 10.57 0.00004730368969
0.0005 10.51 0.00004757373930
3
4
5
6
7
8
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
10.26
9.58
8.73
8.14
7.83
7.8
0.00004873294347
0.00005219206681
0.00005727376861
0.00006142506143
0.00006385696041
0.00006410256410
0.27577921
0.29535435
0.32411164
0.34760377
0.36136586
0.36275572
4020.1
4305.5
4724.7
5067.1
5267.7
5288.0
9
10
11
12
13
14
15
0.0005
0.001
0.001
0.001
0.001
0.001
0.001
7.53
13.61
12.58
10.94
9.66
9.46
8.55
0.00006640106242
0.00007347538575
0.00007949125596
0.00009140767824
0.00010351966874
0.00010570824524
0.00011695906433
0.3757629
0.41579642
0.44984017
0.51727507
0.5858167
0.59820183
0.66187009
5477.6
6061.2
6557.4
7540.5
8539.6
8720.1
9648.3
0.26769107 3902.2
0.26921928 3924.5
h3
(m)
0.88
0.86
0.56
0.32
0.27
0.25
0.24
0.23
0.22
0.21
0.18
0.15
0.11
0.07
0.04
K3-4 PROMEDIO= 0.4579210999
h4
(m)
0.74
0.73
0.48
0.21
0.15
0.1
0.08
0.07
0.06
0.055
0.05
0.04
0.02
0.01
0.005
hf
(m)
K3-4
0.1400
0.1300
0.0800
0.1100
0.1200
0.1500
0.1600
0.1600
0.1600
0.1550
0.1300
0.1100
0.0900
0.0600
0.0350
0.9583448476
0.8798174804
0.5159748228
0.6185395945
0.5603424639
0.6089531353
0.6010177645
0.5964210872
0.5558450431
0.121035267
0.3151290536
0.2271124463
0.1566537262
0.1005537867
0.0530759794

Discusión de resultados
El K3-4 promedio sale 0.4579210999, ahora lo compararemos con el valor teórico de
K para los codos de 45º de ½’’, que hallaremos en los libros.
Imagen: Mecánica de fluidos, Wendor Chereque
Se observa que para los codos de 45º el valor de K se encuentra entre 0,35 a 0,45.
Por lo que al comparar con el valor obtenido de la ecuación de Perdida de carga por
accesorios: K3-4 promedio sale 0,4579210999, resulta similar, o que nos indica que
los cálculos respectivos fueron ejecutados adecuadamente, al igual que las
mediciones. Lo anterior demuestra de manera experimental la teoría abordada en el
curso.

Gráficos
K vs. Re
1,2
1
K
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Re
Grafico K v. Re

Conclusiones
o A partir de la experiencia y el desarrollo mediante gráficos se obtiene una relación
directa entre caudal y pérdida de carga primaria, esto se explica debido a que un
aumento del caudal implica un aumento de la velocidad media lo que genera
mayores esfuerzos de corte en las paredes de la tubería lo cual acrecienta las
pérdidas primarias.
o Se puede deducir que la mayor pérdida de carga en accesorios sucede en las
válvulas y la menor perdida de carga se da en los cambios de dirección de las
tuberías.
o Que el experimento o laboratorio hecho nos permite tener un concepto más claro y
aplicativo de cómo encontrar las perdida de carga en accesorios y además tener en
cuenta que cuando nosotros diseñemos tuberías es importante considerar estas
pérdidas ya que cuando mayor accesorios allá en el tramo de una tubería mayor será
su pedida local es por ello que hay que analizar distintos factores, ya sea topografía
del terreno, el tipo de tubería ya sea PVC, fierro galvanizado y además tener en
cuenta que tenemos que considerar siempre un margen de error en ellas.

Bibliografía
https://blog.valvulasarco.com/que-es-la-perdida-de-carga-en-tuberias
https://www.hidraulicafacil.com/2017/07/perdida-de-carga-localizada-o-en.html
https://www.lifeder.com/numero-de-reynolds/
https://mauriciomedinasierra.wordpress.com/primer-corte/conceptos/caudal/

Plano del sistema de tuberías
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