Este informe técnico describe las pérdidas que ocurren en máquinas hidráulicas y accesorios de tuberías. Explica que las pérdidas en turbinas incluyen pérdidas hidráulicas, volumétricas y mecánicas. También analiza las pérdidas menores que ocurren en cambios de sección, ensanchamientos, contracciones, salidas y entradas a tuberías. El estudio de estas pérdidas permite diseñar sistemas hidráulicos más eficientes.

1. FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
ELÉCTRICA
Informe Técnico 02
Perdidas en las Máquina Hidráulicas
Grupo 3
ASIGNATURA:
Máquinas Hidráulicas.
AUTORES:
Coronel Rojas Cristhian
Fiestas Vargas, Carlos
Mendoza Coba, Oscar Augusto
Sanchez Rimarachin, Manuel
Docente:
Dr. WILLIAM FERNANDO VILLARREAL ALBITRES
CHICLAYO – PERÚ
2022

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Índice
1. Introducción ................................................................................................. 3
2. Objetivo general........................................................................................... 4
2.1. Objetivos específicos................................................................................................. 4
3. MÁQUINAS HIDRÁULICAS......................................................................... 5
3.1. Clasificación de las Máquinas Hidráulicas................................................................. 5
3.1.1. Máquinas de desplazamiento positivo.................................................................. 5
3.1.2. Turbomáquinas ..................................................................................................... 6
4. Pérdidas en turbinas.................................................................................... 7
4.1. Pérdidas..................................................................................................................... 7
4.1.1. Perdidas hidráulicas .............................................................................................. 7
4.1.2. Pérdidas volumétricas........................................................................................... 7
4.1.3. Pérdidas mecánicas............................................................................................... 8
5. Pérdidas De Carga En Accesorios O Menores............................................ 8
5.1. Fuentes de perdidas menores................................................................................... 8
5.1.1. Coeficientes de resistencia.................................................................................... 8
5.2. Pérdidas en cambios de secciones y conexiones. ..................................................... 9
5.2.1. Ensanchamiento súbito......................................................................................... 9
5.2.2. Ensanchamiento gradual..................................................................................... 10
5.2.3. Contracción súbita............................................................................................... 10
5.2.4. Contracción gradual. ........................................................................................... 11
5.2.5. Salida de tuberías (entrada en depósitos o tanques). ........................................ 11
5.2.6. Entrada en tuberías (salida del depósito o tanque)............................................ 12
6. Conclusiones ............................................................................................. 13
7. Bibliografía................................................................................................. 14

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1. Introducción
En la construcción de un sistema hidráulico es importante conocer todos los
factores que influyen en sus componentes o accesorios que contenga. Estos
componentes están afectados en diferentes pérdidas de energías, los cuales
hacen que disminuya su capacidad. Por tanto, es importante estudiar y conocer
la mayor eficiencia del sistema, mediante ensayos laboratorio y datos
bibliográficos referentes a las pérdidas de energía que se producen en las
maquinas hidráulicas y los accesorios de tuberías, para poder analizar las
diferentes situaciones de dichos elementos.

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2. Objetivo general.
Realizar un informe técnico acerca de las pérdidas de las máquinas
hidráulicas para poder diseñar sistemas hidráulicos eficientes y con bajas
pérdidas de energía.
2.1. Objetivos específicos.
2.1.1. Buscar la información utilizando fuentes confiables y
certificadas.
2.1.2. Analizar la información para que el desarrollo del informe se
dé con coherencia de acuerdo a lo solicitado por el docente.
2.1.3. Presentar el Informe técnico en la fecha establecida por el
docente del curso.

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3. MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Según (Garcia, 2011) en su informe de investigación mensiona que las
máquinas hidraulicas son dispositivos mecánicos que utilizan fluidos, tal
que la densidad de los mismos se puede considerar que no varía
sensiblemente a su paso por la máquina; y por lo tanto, con fines de
cálculo y diseño, pueden considerarse incompresibles ( = cte.). Por
ejemplo, las bombas, los ventiladores y las turbinas hidráulicas. En
contraposición, si el fluido cambia sensiblemente el valor de su densidad
a su paso por la máquina, estas máquinas ya no se denominan hidráulicas
sino máquinas térmicas. Por ejemplo, los turbocompresores, las turbinas
de gas y las turbinas de vapor. En cualquier caso, ambas categorías de
máquinas pertenecen a las llamadas máquinas de fluido.
3.1. Clasificación de las Máquinas Hidráulicas
3.1.1. Máquinas de desplazamiento positivo
Son aquellas en los que el elemento intercambiador de
energía cede su energía al fluido o viceversa en forma de
energía de presión creada por una variación de volumen.
Aquí, los cambios de dirección del flujo y la magnitud de la
velocidad no tienen mayor importancia. Pertenecen a esta

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clasificación las máquinas de transmisión hidráulica y
neumática, por ejemplo, las bombas de émbolo, de
engranajes, de paletas, etc. y los cilindros hidráulicos y
neumáticos.
3.1.2. Turbomáquinas
Son máquinas hidráulicas en las que los cambios de dirección
del flujo y la magnitud de la velocidad revisten una gran
importancia. El intercambio de energía entre el rodete y el
fluido está gobernado por la ecuación de transferencia de
energía de Euler. Se clasifican a su vez en turbomáquinas
generadoras y en turbomáquinas motoras.
• Turbomáquinas generadoras:
Son las turbomáquinas que absorben energía mecánica y
restituyen energía al fluido. Cuando el fluido que manejan
es líquido, reciben el nombre de bombas; mientras que, si
el fluido es gaseoso, reciben el nombre de ventiladores.
• Turbomáquinas motoras:
Son las turbomáquinas que absorben energía del fluido y
restituyen energía mecánica. Se denominan, en general,
turbinas independientemente del fluido que manejen.

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4. Pérdidas en turbinas.
4.1. Pérdidas
Pueden ser: Pérdidas hidráulicas, pérdidas volumétricas y
pérdidas mecánicas (figura 1).
Figura 1: Caudales que circulan a través del rodete de una turbina de
reacción.
4.1.1. Perdidas hidráulicas
Tienen lugar desde la entrada de la turbina (e) hasta el
distribuidor o el inyector; entre el distribuidor y el rodete y en
el tubo de desagüe.
4.1.2. Pérdidas volumétricas
Se dividen en pérdidas interiores Qi y en pérdidas exteriores
Qe. El caudal Qi sigue por el juego entre la carcasa y el rodete
en dirección del caudal principal pues p1  p2; este caudal no
cede su energía al rodete, sino que se pierde en el exterior
del rodete.
El caudal útil o turbinado que cede su energía al rodete es:
Qt = Q – Qe –Qi
Q – es el caudal suministrado a la turbina
Un simple cálculo del caudal entre las dos secciones de
entrada y salida del álabe conduce a la obtención del caudal
turbinado al interior de la máquina:

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4.1.3. Pérdidas mecánicas
Al circular el agua por una tubería, dado que lleva una cierta
velocidad que es energía cinética, al rozar con las paredes de
la tubería pierde parte de la velocidad por la fricción que se
produce entre el material y el líquido contra el sólido de las
paredes. Entre mayor es la velocidad mayor será el roce. Se
deben a la fricción entre elementos mecánicos tales como
rozamiento entre los prensaestopas y el eje de la turbina y
rozamiento del eje con los cojinetes.
5. Pérdidas De Carga En Accesorios O Menores
5.1. Fuentes de perdidas menores
En la mayor parte de los sistemas de flujo, la pérdida de energía
primaria se debe a la fricción del conducto. Los demás tipos de
energía generalmente son pequeños en comparación, y por
consiguiente se hace referencia a ellas como pérdidas menores.
Las pérdidas menores ocurren cuando hay un cambio en la sección
cruzada de la trayectoria de flujo o en la dirección de flujo, o cuando
la trayectoria de flujo se encuentra obstruida como sucede con una
válvula. La energía se pierde bajo estas condiciones debido a
fenómenos físicos bastantes complejos.
5.1.1. Coeficientes de resistencia
Las pérdidas de energía son proporcionales a la cabeza de
velocidad del fluido al fluir este alrededor de un codo, a través
de una dilatación o contracción de la sección de flujo, o a
través de una válvula. Los valores experimentales de pérdidas
de energía generalmente se reportan en términos de un
coeficiente de resistencia K, de la siguiente forma:

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En dicha ecuación, HL es la pérdida menor, K, es el
coeficiente de resistencia y V es la velocidad del flujo
promedio en el conducto en la vecindad donde se presenta la
pérdida menor. En algunos casos, puede haber más de una
velocidad de flujo.
El coeficiente de resistencia no tiene unidades, ya que
representa una constante de proporcionalidad entre la pérdida
de energía y la cabeza de velocidad. La magnitud del
coeficiente de resistencia depende de la geometría del
dispositivo que ocasiona la pérdida y algunas veces depende
de la velocidad de flujo.
5.2. Pérdidas en cambios de secciones y conexiones.
5.2.1. Ensanchamiento súbito.
La pérdida que ocurre en la reducción brusca de diámetro, de
una sección A1 a una sección A2 es dada por la siguiente
fórmula:
Siendo el valor de K
Si la reducción de diámetro fuera gradual, la pérdida sería
menor. En este caso, el valor de K, generalmente, está
comprendido entre 0.04 y 0.15.

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5.2.2. Ensanchamiento gradual.
Se comprueba experimentalmente que los valores de K
dependen de la relación entre los diámetros inicial y final, así
como también, la extensión de la pieza. Para las piezas
usuales se tiene la siguiente fórmula:
5.2.3. Contracción súbita.
La pérdida de energía debido a una contracción súbita, se
calcula a partir de la siguiente ecuación:
En dicha ecuación, V2 es la velocidad en la corriente hacia
abajo del conducto menor a partir de la contracción. El
coeficiente de resistencia K depende de la proporción de los
tamaños de los conductos y de la velocidad de flujo. El
mecanismo mediante el cual se pierde energía debido a una
contracción súbita es bastante complejo.

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5.2.4. Contracción gradual.
La pérdida de energía en una contracción puede disminuirse
sustancialmente haciendo la contracción más gradual. La
pérdida de energía se calcula con la siguiente fórmula:
El coeficiente de resistencia se basa en la cabeza de
velocidad en el conducto menor después de la contracción.
5.2.5. Salida de tuberías (entrada en depósitos o tanques).
Durante el flujo de un fluido de un conducto hacia un gran
depósito o tanque, su velocidad disminuye hasta casi cero. En
el proceso, la energía cinética que el fluido poseía en el
conducto, indicada por la cabeza de velocidad V1 2 /2g, se
disipa. Por lo tanto, la pérdida de energía para esta condición
es la siguiente:
A ésta se le denomina pérdida de salida. El valor para K = 1
se usa sin importar la forma de la salida donde el conducto se
conecta con la pared del tanque.

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5.2.6. Entrada en tuberías (salida del depósito o tanque).
Un caso especial de una contracción ocurre cuando el fluido
fluye desde un depósito o tanque relativamente grande hacia
un conducto. El fluido debe acelerar desde una velocidad
relativamente despreciable a la velocidad de flujo del
conducto. La facilidad con que se realiza la aceleración
determina la cantidad de pérdida de energía y por lo tanto, el
valor del coeficiente de resistencia de entrada depende de la
geometría de la entrada.
La pérdida de energía se obtiene de la siguiente ecuación:
donde V2 es la velocidad de flujo en el conducto.

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6. Conclusiones
6.1. El estudio de las pérdidas de carga en una tubería o en un
elemento hidráulico de una conducción determina la diferencia de
presión entre dos puntos, para un determinado caudal.
6.2. La reducción de perdidas en un sistema hidráulico mejora la
eficiencia de la máquina brindando un sistema optimo y eficiente.

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7. Bibliografía.
Fernando Ponce, V. (2006). MANUAL PARA ENSAYO DE PÉRDIDAS DE ENERGÍA EN. Guatemala:
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA.
Garcia Perez, M. A. (2011). TURBOMÁQUINAS – TURBINAS HIDRÁULICAS. Lima: Universidad
Nacional del Callao.
Marcos, P. G. (2009). Principio de Funcionamiento de Turbomáquinas.
Zamora Parra, B., & Viedma Robles, A. (2016). Máquinas Hidráulicas. Cartagena: Universidad
Politécnica de Cartagena.