1. PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS Y
ACCESORIOS
Correa Gómez Juan Camilo 1, Fuentes Jaraba Jorge 1, Tapia
Sierra Alejandra1, Sanjuán Berrocal Shirley 1.
Matute Alberto2.
Programa Ingeniería Química3
1
Estudiantes De Laboratorio De Operaciones Unitarias.
2
Profesor De Laboratorio De Operaciones Unitarias.
3
Programa de la Facultad de ingenierías, universidad de Cartagena.
RESUMEN
Los sistemas de flujo de un fluido presentan ganancias de energías por bombas y
pérdidas por fricción conforme el fluido que pasa por los ductos y tubos, pérdidas por
cambios en el tamaño de la trayectoria de flujo y pérdidas de energía por las válvulas y
accesorios. La realización de este informe de laboratorio tiene como propósito
identificar, analizar y calcular las pérdidas por fricción de un fluido en un sistema con
tuberías y accesorios.
Palabras Claves: energía, flujo laminar, flujo turbulento, factor de fricción, número de
Reynolds.
términos de energía por unidad de
peso del fluido que circula por él. Esto
BASES TEÓRICAS también se conoce como carga (h):
Las pérdidas por fricción se presentan Energía que se agrega al fluido
porque al estar el fluido en movimiento con un dispositivo mecánico; es común
habrá una resistencia que se opone a que se le denomine carga total sobre la
dicho movimiento (fricción al fluir), bomba.
convirtiéndose parte de la energía del
sistema en energía térmica (calor), que Energía que se remueve del fluido
se disipa a través de las paredes de la por medio de un dispositivo mecánico.
tubería por la que circula el fluido. Las
válvulas y accesorios se encargan de Pérdidas de energía del sistema
controlar la dirección o el flujo por la fricción en las tuberías, o
volumétrico del fluido generando pérdidas menores por válvulas y otros
turbulencia local en el fluido, esto accesorios.
ocasiona una pérdida de energía que
La magnitud de las pérdidas de energía
se transforma en calor. Estas últimas
que produce la fricción del fluido, las
pérdidas son consideradas perdidas
válvulas y accesorios, es directamente
menores ya que en un sistema grande
proporcional a la carga de velocidad del
las pérdidas por fricción en las tuberías
fluido. Esto se expresa en forma
son mayores en comparación a la de
matemática así:
las válvulas y accesorios.
Las pérdidas y ganancias de energía
en un sistema se contabilizan en

2. El término K es el coeficiente de Para aplicaciones prácticas se tiene
resistencia. que los flujos con Re <2000, se
encuentran en estado laminar, y los
Ecuación general de le energía: Re>4000, están en régimen turbulento.
Los 2000<Re<4000, están en la región
La ecuación general de la energía es de transición o región crítica. Por lo
una extensión de la ecuación de general si un sistema llegase a estar en
Bernoulli, lo que permite resolver esta región, se debe jugar con las
variables de Re, para acondicionarlo
problemas es los que hay pérdidas y
en un estado netamente conocido,
ganancias de energía. como lo son el laminar o el turbulento.
Para un sistema, la expresión del Teniendo en cuenta la ecuación
principio de conservación de la energía general de la energía, es de resaltar
es: que el término hL es la pérdida de
energía en el sistema. De forma
matemática esta se expresa a través
de la ecuación de Darcy:
hL =
y : denotan la energía que posee
el fluido por unidad de peso en las Donde f es el factor de fricción, L la
secciones 1 y 2. longitud de la corriente, D el diámetro
de la tubería, la velocidad promedio
La energía que posee el fluido por de flujo.
unidad de peso es:
Este factor de fricción, f, se evalúa
dependiendo del régimen en el que se
encuentre el fluido. Una vez se tenga
certeza del régimen en el que se está,
Es esencial que la ecuación general de se aplica alguna de estas expresiones:
la energía se escriba en la dirección
del flujo. , para flujo laminar.
El comportamiento de un fluido, en lo , para el régimen
que se refiere a las pérdidas de
energía, depende de que el flujo sea
laminar o turbulento. Un medio para turbulento.
predecir este comportamiento en el
flujo es con el manejo del número Los términos , hacen referencia a la
adimensional Reynolds, demostrado rugosidad relativa, donde es la
por Osborne Reynolds. Esta ecuación rugosidad promedio de la pared del
de define como: tubo. La ecuación para el flujo laminar
se determina a partir de la ecuación de
Re= = Hagen-Poiseuille (ciertas
simplificaciones lo llevan a la ecuación
Donde es la velocidad, es el de f para el flujo laminar). La ecuación
diámetro de la tubería, la densidad para el flujo turbulento fue desarrollada
del fluido y la viscosidad del fluido. Es por Swamee-Jain.
de resaltar que es la viscosidad
cinemática. Cabe resaltar que otro de los métodos
indispensables para evaluar el factor de
Este número relaciona las fuerzas de fricción es el Diagrama de Moody, el
inercia sobre un elemento de fluido a la cual muestra la gráfica del factor de
fuerza viscosa. fricción versus el Re, con una serie de

3. curvas paramétricas relacionadas con hL =
la rugosidad relativa.En los anexos se
muestra esta.
Donde es el factor de pérdida para
Es importante resaltar que las pérdidas el accesorio. En los anexos se muestra
por fricción también se dan por los una tabla con los valores para algunos
accesorios que posean las tuberías, accesorios.
para esto se aplica la relación
siguiente:
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
El equipo para la determinación de las pérdidas de carga por fricción, dispone de los
accesorios más representativos y habituales que las originan. En el siguiente cuadro,
se describen las especificaciones y el empleo de dichos elementos en el desarrollo de
la práctica.
ACCESORIOS ESPECIFICACIÓN O TIPO EMPLEO
Tanques. Fabricados en HDPE. Alimentación y recirculación.
Bombas. Centrifuga. Probé deenergía al fluido.
Válvulas PVC cedula 80 de tipo diafragma de membrana. Estudio y calculo del factor de
fricción.
Válvula de compuerta tipo regulación de flujo
V2 de ¾ de pulgada.
Válvula de bola V1 de ¾ de pulgada fabricada en
PVC.
Válvula de bola V3 de una pulgada fabricada en
PVC.
Válvula de asiento inclinado tipo regulación de
flujo V4 de una pulgada fabricada en PVC.
Válvula de bola V5 de media pulgada fabricada
en PVC.
Válvula de compuerta tipo regulación de flujo
V6 de ¾ de pulgada fabricada en PVC.
Válvulas fabricadas en acero inoxidable y Lectura de presión diferencial
conector rápido. en diferentes puntos.
Válvulas de asiento inclinado. Regulación de flujo laminar en
experimento de Reynolds.
Válvula de bronce
Rotámetro De flotador Medición de flujo.
Reducciones y De una pulgada a ¾de pulgada Estudio y cálculo del factor de

4. ensanchamientos De una pulgada a media pulgada fabricada fricción
Tuberías de Ensayo de Numero de Reynolds
experimentación en tubería
Codos 180°: de ¾de pulgada Y de media pulgada. para estudio y cálculo del factor
de fricción
90° °: de ¾de pulgada, de una pulgada y de
media pulgada.
45°: de una y media pulgada.
Divisores Y de 3/4 y una pulgada.
T de 3/4, media y una pulgada.
Placa de orificio cálculo de flujo
tubo de Venturi cálculo de flujo, convergente –
divergente
Otros. Dispositivos de inyección de tinta,
Manovacuometro, Sensor electrónico de
presión, Medidor de voltaje y amperaje.
REVISIÓN DE LA TÉCNICA
1
1- Primeramente se define los
tramos a analizar, done no se
2
tiene en cuenta accesorios.
3 2- Se especifican diferentes
caudales con el Rotámetro.
3- Se toman las lecturas de caída
de presión para cada caudal
con el sensor electrónico de
presión.
En esta práctica se analizó un tramo
corto de 0,5 m y otro tramo de 1 m. En
cada caso se midió la caída de presión
con diferentes caudales.

5. En la siguiente tabla se
encuentran tabulados los
resultados:
DATOS DE CAMPO
Temperatura ambiente: 30°C.
Presión: 1 atmosfera. VELOCIDAD
CAUDAL (m/s) REYNOLDS
(L/min) 1 2 1 2
m3/s TRAMO TRAMO TRAMO TRAMO
CALCULOS Y RESULTADOS
4 0,00006667 2,51E-01 5.757,81
Datos y propiedades:
Suponiendo una temperatura ambiente
de 30°C. 8 0,00013333 5,01E-01 11.515,62
Diámetro interno de un tubo de
¾ in de PVC CD-80: 12 0,00020000 7,52E-01 17.273,44
18,4mm= 0,0184m
16 0,00026667 1,00E+00 23.031,25
Área transversal del tubo:
20 0,00033333 1,25E+00 28.789,06
Viscosidad cinemática a 30°C.
24 0,00040000 1,50E+00 34.546,87
.
En la siguiente tabla se mostrarán los
caudales con las caídas de presión
experimentales:
CAIDAS DE PRESIÓN
CAUDAL (KPa)
(L/min) PRIMER SEGUNDO
1. Primero determinamos la
TRAMO TRAMO
velocidad mediante la relación
4 0,2 0,18
de:
8 0,33 0,25
12 0,52 0,4
2. Luego hallamos las propiedades 16 0,77 0,62
a la temperatura a la se 20 1,11 0,87
encontraba, para determinar el 24 1,47 1,12
Re del flujo con la expresión
que se mencionó anteriormente.

6. Gráfica:
Caídas de Presión en los Tramos
1.6
1.4
1.2
Caídas de Presión
1
0.8
Primer Tramo
0.6
Segundo Tramo
0.4
0.2
0
0 5 10 15 20 25 30
Caudal
Ahora se mostrará los valores
obtenidos a partir de cálculos teóricos,
teniendo en cuenta que se aplicó la
ecuación de balance de energía, con
Las perdidas por fricción se expresan
las respectivas simplificaciones a las
como sigue:
que el sistema a estudiar se
acomodaba:
Simplificando queda que: El valor de f se determina, teniendo en
cuenta el régimen del fluido, cabe
resaltar que todos estuvieron bajo el
régimen turbulento, por lo que se aplicó
Ahora, la caída de presión en este tipo la expresión:
de sistema, está dada por las perdidas
por fricción en la tubería.
El cálculo de , se efectúa de la
siguiente forma:

7. El valor de , es de 61333,33333,
donde el valor de = 3,00E-07 m. Los datos tabulados de caída de
presión y caudales teóricos, se
muestran a continuación, junto con la
Los resultados se muestran a grafica la cual describe el
continuación: comportamiento funcional de estas
variables:
CAIDAS DE PRESIÓN
CAUDAL CAUDAL (KPa)
f
(L/min) (L/min) PRIMER SEGUNDO
4 0,036294646 TRAMO TRAMO
8 0,029834597 4 0,06174766 0,03087383
12 0,026829376 8 0,20302902 0,10151451
16 0,024966940 12 0,41080055 0,20540028
20 0,023654537 16 0,67961546 0,33980773
24 0,022658914 20 1,00607977 0,50303988
24 1,38777652 0,69388826
Gráfica:
Caída de Presión en los tramos
1.6
1.4
Caídas de presión
1.2
1
0.8
0.6 Primer Tramo
0.4 Segundo Tramo
0.2
0
0 10 20 30
Caudal

8. CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
Conclusiones:
 A medida que se aumente la
longitud del tramo en donde se
 Las diferencia entre las medidas
realizan las mediciones
experimentales y teóricas,
pertinentes a la caída de radican en parte a la
presión, estas van a ser sensibilidad y calibración del
mayores, por lo que se verifica manómetro, pues cualquier
la proporcionalidad que hay entorpecimiento del sistema
entre la perdidas de energía y la hacia que los datos arrojados
longitud como lo muestra la cambiaran abruptamente.
expresión:
Recomendaciones:
hL =  Hacer limpieza periódica al
fluido con el que se trabaja para
 Un aumento en el caudal minimizar los errores con los
produce una elevación en las cálculos de fricción.
caídas de presión, debido a
que, en una sección de tubería  Suministrar de manera más
de área constante, la velocidad precisa los datos de
va a ser mayor, por lo tanto las temperatura y presión.
pérdidas de energía se
incrementaran en un factor  Calibrar los manómetros del
cuadrático, pues: equipo correctamente.
hLα