Mecanica de Fluidos

1. "AÑO DEL FORTALECIMIENTO DE LA SOBERANÍA NACIONAL”
FACULTAD DE INGENIERÍA
TEMA:
LABORATORIO N°3
Laboratorio de pérdida de cargas en tuberías
DOCENTE:
Ing. María del Carmen Manchego Casapia
NOMBRE DEL CURSO:
Mecánica de Fluidos (6250)
CICLO:
Ciclo – Verano
INTEGRANTES:
Alexandra Jazmin Mamani Quispe – U20234937
Armando Faustino Figueroa Luque – U18211315
Jonny Moises Condori Yana – U17207010
Jorge Lenin Gamero Amudio – 1633952
Winston Ocsa Martinez – 1414174
Miguel Angel Vilca Adco – U20220342
Arequipa, 14 de Febrero del 2022

2. Mecánica de Fluidos
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Índice
1. INTRODUCCIÓN................................................................................................................................................3
2. OBJETIVOS........................................................................................................................................................4
3. MATERIALES Y EQUIPOS..................................................................................................................................4
4. FUNDAMENTO TEÓRICO..................................................................................................................................5
CONCLUSIONES..................................................................................................................................................... 12
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................................................ 13

3. Mecánica de Fluidos
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1. INTRODUCCIÓN
Muchos problemas ingenieriles se relacionan con flujos en conductos como ejemplos tenemos los siguientes:
bombeo de petróleo por tuberías, flujo de agua en canales abiertos, extrusión de plásticos y flujo de un fluido a
través de un filtro. En los problemas de flujo en conducciones se trata generalmente de obtener la relación
existente entre la caída de presión y la velocidad volumétrica de flujo, así tenemos que, si se conocen las
distribuciones de velocidad y presión en el sistema, se pueden encontrar las relaciones que se desean.
Debido a que para muchos sistemas que presentan gran interés en ingeniería no es posible calcular los perfiles
de velocidad y presión, hay que recurrir a otros métodos para encontrar la caída de presión en función del caudal
y la fuerza resistente en función de la velocidad. Para ello se utilizan algunos datos experimentales de estas
variables con el fin de construir gráficas o correlaciones que permitan estimar el comportamiento de flujo de
sistemas geométricamente semejantes. Para el establecimiento de estas correlaciones conviene utilizar variables
adimensionales.
Así tenemos que utilizando el análisis dimensional para el tratamiento del flujo a través de conductos se obtienen
los parámetros importantes del flujo de un fluido incompresible en un tubo circular y de sección transversal
constante.
Para un sistema como el representado en la figura 2 tenemos que las variables importantes, asi como sus
expresiones dimensionales, aparecen en la siguiente tabla 1:
Tabla 1
Variable Símbolo Dimensión
Caída de presión Δp 𝑀/𝐿𝑡2
Velocidad v 𝐿/𝑡
Diámetro del tubo D 𝐿
Longitud del tubo L 𝐿
Rugosidad del tubo e e
Viscosidad del fluido Ѵ 𝑀/𝐿𝑡
Densidad del fluido ρ 𝑀/𝐿3

4. Mecánica de Fluidos
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2. OBJETIVOS
 Calcular con datos experimentales de laboratorio la perdida por ficción en tuberías.
 Hallar experimentalmente la constante de perdida en tuberías K.
 Para encontrar las pérdidas de presión a lo largo de las tuberías y en las conexiones para el
flujo.
3. MATERIALES Y EQUIPOS
 1 Cronometro
 1 Flexómetro
 1 Vernier
 1 Equipo de perdida de cargas en tuberías
 1 Destornillador
 1 Banco Hidráulico
Cronometro Flexómetro Vernier
Banco hidráulico y equipo de pérdidas de cargas en
tuberias
Fig. 1 Materiales y equipos de laboratorio

5. Mecánica de Fluidos
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4. FUNDAMENTO TEÓRICO
Debido a que para muchos sistemas que presentan gran interés en ingeniería no es posible
calcular los perfiles de velocidad y presión, hay que recurrir a otros métodos para encontrar las
caídas de presión en función del caudal y la fuerza resistente en función de la velocidad. Para ello
se utilizan algunos datos experimentales de estas variables con el fin de construir graficas o
correlaciones que permitan estimar el comportamiento de flujo de sistemas geométricamente
semejantes. Para el establecimiento de estas correlaciones conviene utilizar variables
adimensionales.
Fig. 2
Las diferentes variables se combinan para obtener números adimensionales independientes y de
numero de acuerdo con el teorema de Buckingham. De esta manera la caída de presión en una
tubería puede caracterizarse mediante la ecuación:
Como la caída de presión se debe a la fricción del fluido, este parámetro se escribe, a menudo
reemplazando a por donde 𝑘 es la “pérdida de carga”, así tenemos:
𝐴 = 𝜋𝑑2
/4
𝑉 = 𝑄/𝐴
𝐾 = 2𝑔ℎ/𝑉2
𝑅𝑒 = (𝜌. 𝑣. 𝑑)/Ѵ
𝑷𝒂𝒓𝒂 𝒇𝒍𝒖𝒋𝒐 𝒍𝒂𝒎𝒊𝒏𝒂𝒓: 𝑓 =
16
𝑅𝑒
𝑷𝒂𝒓𝒂 𝒇𝒍𝒖𝒋𝒐 𝒕𝒖𝒓𝒃𝒖𝒍𝒆𝒏𝒕𝒐: 𝑓 = 0.0785/𝑅𝑒0.25
𝑷𝒆𝒓𝒅𝒊𝒅𝒂 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂 𝒆𝒏 𝒂𝒄𝒄𝒆𝒔𝒐𝒓𝒊𝒐𝒔: ℎ𝐵 = (𝐾𝐵𝑉2)/2𝑔
K=Constante de perdida de carga en la
válvula de compuerta
Q= caudal
V=Velocidad
Re= Numero de Reynolds

6. Mecánica de Fluidos
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5. PROCEDIMIENTO (DESCRIPCIÓN)
Para las diferentes redes de tuberías.
Pasos Ilustración
Encender la bomba del equipo hidráulico y
esperar de 2 a 3 min para estabilizar el flujo.
Luego regulara el manómetro de presión para
cada lectura del equipos H16.
Anotar las lecturas de columna de agua en el
equipo de H16 y del caudal del equipo hidráulico.
Anotar las lecturas de los piezómetros que indica
nuestra tabla.
Piezómetro - Toma 1 y 2

7. Mecánica de Fluidos
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Piezómetro – Toma 3 y 4
Piezómetro –Toma 5 y 6
Completar las lecturas de nuestra tabla de
laboratorio.
Tabla 2 – Resultados obtenidos en la experiencia
Presión en
Manómetro
Presión Manómetro
(m de Agua)
Caudal en (L/s)
Volumen del
Caudal (m^3/s)
Altura en mm del piezómetro en la tubería azul oscuro
1 y 2 3 y 4 5 y 6
0.10 1.0 0.275 0.000275 460 320 570
0.15 1.5 0.281 0.000281 474 314 598
0.20 2.0 0.245 0.000245 380 256 472
0.25 2.5 0.230 0.000230 334 222 412
0.30 3.0 0.210 0.000210 282 192 348
0.35 3.5 0.200 0.000200 264 176 320
0.40 4.0 0.183 0.000183 218 150 270
0.45 4.5 0.162 0.000162 182 128 224
0.50 5.0 0.144 0.000144 148 100 172

8. Mecánica de Fluidos
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6. ENTREGABLES
Con los datos obtenidos:
1. Calcular las pérdidas por fricción en las secciones analizadas. Incluir en una tabla los resultados
experimentales y los teóricos.
Tabla 3
VÁLVULA DE COMPUERTA
PRESIÓN EN
MANÓMETROS
MANÓMETRO
(m agua)
VOLUMEN
DEL
CAUDAL
(m3
/s)
VELOCIDAD
COSNTATE
DE PERDIDA
EN LA
VALVULA DE
GLOBO K
REYNOLDS f
0.1 1 0.000275 2.010 2.040 23065.934 0.006
0.15 1.5 0.000281 2.053 2.142 23569.191 0.006
0.2 2 0.000245 1.790 2.210 20549.650 0.007
0.25 2.5 0.000230 1.681 2.244 19291.508 0.007
0.3 3 0.000210 1.535 2.312 17613.986 0.007
0.35 3.5 0.000200 1.461 2.343 16775.225 0.007
0.4 4 0.000183 1.337 2.397 15349.330 0.007
0.45 4.5 0.000162 1.184 2.472 13587.932 0.007
0.5 5 0.000144 1.052 2.543 12078.162 0.007
TEMPERATURA DEL AGUA: 15 °C
Teniendo como:
DIÁMETRO 0.0132
ÁREA 0.000136848
VISCOSIDAD 0.00000115
El área se obtiene de emplear la siguiente formula:𝐴 =
𝜋
4
𝑑2
=
𝜋
4
(0.0132𝑚)2
→ 0.000136848 m2
Se calcula:
Cálculo de pérdidas por fricción en las secciones analizadas (tubería)
ALTURA EN mm DEL
PIEZÓMETRO EN LA TUBERÍA
AZUL
PERDIDA
EXPERIMENTAL
VELOCIDAD
L
PROMEDIO
PERDIDA
TEÓRICA
ERROR
1 y 2 3y 4 5 y 6
460 320 570 0.32 2.010 3.4204 0.2954 8%
474 314 598 0.314 2.053 3.0614 0.3238 -3%
380 256 472 0.256 1.790 3.1823 0.2540 2%
334 222 412 0.222 1.681 3.0839 0.2273 -2%
282 192 348 0.192 1.535 3.1053 0.1952 -2%
264 176 320 0.176 1.461 3.0973 0.1794 -2%
218 150 270 0.15 1.337 3.0814 0.1537 -2%
182 128 224 0.128 1.184 3.2538 0.1242 3%
148 100 174 0.1 1.053 3.1270 0.1010 -1%
PROMEDIO: 3.1570

9. Mecánica de Fluidos
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PERDIDA TEÓRICA PERDIDA EXPERIMENTAL ERROR %
0.4116 0.420 2%
0.4298 0.460 7%
0.3267 0.361 10%
0.2879 0.323 11%
0.2400 0.277 13%
0.2177 0.255 15%
0.1823 0.218 17%
0.1429 0.177 19%
2. Diagramas de tuberías
Fig.3 Módulo de pérdidas en Sistemas de tuberías H-16
Fuente: tecquipment.com
manómetro
Bomba de
mano
Tubos piezómetros
Válvulas Piezas opcionales

10. Mecánica de Fluidos
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2.1. Diagrama doble de tuberías del módulo H16
1.1. Diagrama simple de sistema de tuberías del módulo H16
2.2. Diagrama simple de tuberías del módulo H16
SALIDA
INGRESO

11. Mecánica de Fluidos
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Para una buena interpretación del módulo H16 se realizó el esquema doble y simple para
representación la línea de tubería con sus respectivos accesorios:
Simbología
 Válvulas de globo
 Codos de 90°
 “T “
3. Deduzca las ecuaciones para hallar perdida de carga en tuberías
ℎ𝑓 =
𝑡 ∗ 𝑐 ∗ 𝑙
8
= 𝐹 ∗ 𝜌 ∗
𝑣2
2
∗
s
𝑐
∗
L
𝑝
∗ 𝑔
=
F𝑣2
∗
π𝐷2
4
2π𝐷
∗ L
= 𝐹 ∗
𝑣2
2
∗
D
4
∗ 𝐿
𝐹 = 4𝑓
ℎ𝑓 = 𝐹 ∗
L
𝐷
∗
𝑣2
2𝑔
𝐹 ∗
64
𝑅𝑒
=
𝜌 ∗ 𝑣 ∗ 𝐷
𝜇

12. Mecánica de Fluidos
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CONCLUSIONES
 En un sistema hidráulico se van a presentar dos tipos de pérdidas: Pérdidas por las
tuberías que se deben por las fuerzas de fricción y pérdidas por componentes.
 En las tuberías se van a dar las pérdidas por fricción por la velocidad del fluido y la
longitud y con respecto a las pérdidas por componentes se van a dar por su forma y
construcción.
 En el cálculo de pérdidas por fricción en las secciones analizadas, se puede deducir una
relación inversamente proporcional entre la presión en manómetros y el número de
Reynolds. Debido a que, a más presión manométrica el número de Reynold disminuye.
 Por otro lado, las pérdidas de fricción calculadas y la perdida de fricción teórica
presentan una poca diferencia entre sus resultados, mostrándonos la exactitud de la
experimentación y fiabilidad.
 Se puede deducir que la mayor pérdida de carga se da en las válvulas y la menor perdida
de carga se da en los ensanchamientos de las tuberías esto Debido a algunos efectos ya
conocidos que producen las pérdidas de carga como las singularidades y los efectos de
la rugosidad que se encuentran en el tramo de la tubería.
 La ecuación de continuidad muestra que el flujo de volumen en una parte de la tubería
es el mismo que el flujo de volumen en cualquier otra parte (suponiendo que no haya
fugas o desvíos de flujo). En cambio, la ecuación de Bernoulli muestra que, al calcular las
propiedades relativas del flujo a lo largo de una tubería, debe permitir el cambio de carga
(o pérdida de carga).
 De acuerdo con el tipo de régimen, concluimos que existe una mayor perdida por fricción
en el régimen turbulento a comparación del régimen laminar, esto debido a que en el
turbulento al hacer un desorden en las partículas hay una mayor fricción de estas con la
pared de la tubería.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 MOTT, Robert. Mecánica de fluidos aplicada. 4ta ed Mexico. Prentice-Hall, 1996. 580p.
ISBN 968-880-542-4
 ROCHA, Arturo Hidráulica de Tuberías 1ra edición. Universidad Nacional de Ingeniería,
Facultad de ingeniería Civil. Lima, 2008. ISBN978-603-45110-0-2
 Yunus A. Cengel y John M. Cimbala-Mecánica de los fluidos, fundamentos y aplicaciones
segunda edición año 2010 Mc Graw Hill.