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1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MEXICALI
INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD III
PRÁCTICA #4:
CORRELACIONES PARA EL FACTOR DE FRICCIÓN EN TUBOS LISOS Y
RUGOSOS
PÉRDIDAS DE ENERGÍA EN ACCESORIOS Y VÁLVULAS
LABORATORIO INTEGRAL I
NORMAN EDILBERTO RIVERA PAZOS
INTEGRANTES:
BUENO SALDAÑA JESÚS ALBERTO
FRANCO ESPINOZA JOHANA
GALLEGOS GONZÁLEZ LUCERO
JIMÉNEZ BADILLA FRANCISCO RAFAEL
LÓPEZ PÉREZ PAOLA
ROCHA MARTÍNEZ SERGIO DAMIAN
TORRES DELGADO NIDIA EVELYN
Realizada el 9 de mayo de 2018
MEXICALI, B.C.

2. OBJETIVO
Pérdidas De Energía Por Fricción
El termino hl se le definió como la perdida de energía en el sistema. Una componente de la
perdida de energía, es la fricción en el fluido que circula. Para el caso del flujo en tuberías y
tubos, la fricción es proporcional a la carga de velocidad del flujo y a la relación de longitud
al diámetro de la corriente. Esto se expresa en forma matemática como la ecuación de Darcy:
g
v
x
D
L
fxhl
2
2

Donde:
hL = pérdida de energía debido a la fricción (N-m/N, m, lb-pie/lb o pies)
L = longitud de la corriente del flujo (m o pies)
D = diámetro de la tubería (m o pies)
v = velocidad promedio del flujo (m/s o pies/s)
f = factor de fricción (adimensional)
La ecuación de Darcy se utiliza para calcular la pérdida de energía debido a la fricción en
secciones rectilíneas y largas de tubos redondos, tanto para flujo laminar como turbulento.
La diferencia entre los dos flujos está en la evaluación del factor de fricción adimensional f ,
como se explica en las dos secciones siguientes.
Pérdidas De Energía Por Fricción En El Flujo Laminar
Cuando existe flujo laminar el fluido parece moverse como si fueran varias capas, una sobre
la otra. Debido a la viscosidad del fluido, se crea un esfuerzo cortante entre sus capas. Se
pierde energía del fluido por la acción de las fuerzas de fricción que hay que vencer, y que
son producidas por el esfuerzo cortante. Debido a que el flujo laminar es tan regular y
ordenado, es posible obtener una relación entre la pérdida de energía y los parámetros
mensurables del sistema de flujo.
Dicha relación se conoce como ecuación de Hagen-Poiseuille:
2
32
D
l
hl



Los parámetros que involucra son las propiedades del fluido en cuanto a viscosidad y peso
específico, las características geométricas de longitud y diámetro de la tubería, y la dinámica
del flujo caracterizada por la velocidad promedio. La ecuación de Hagen- Poiseuille ha sido
verificada muchas veces en forma experimental. A partir de la ecuación usted debe observar
que la perdida de energía en el flujo laminar es independiente de las condiciones de la
superficie de la tubería. Son las perdidas por fricción viscosa en el interior del fluido las que

3. gobiernan la magnitud de la perdida de energizarla ecuación de Hagen-Poiseuille es válida
solo para el flujo laminar (NR < 2000).
En resumen, la pérdida de energía debida a la fricción en el flujo laminar puede calcularse
con la ecuación de Hagen-Poiseuille, 2
32
D
l
hl


 o con la ecuación de Darcy
g
v
x
D
L
fxhl
2
2
 en la que
RN
f
64
 .
Pérdida De Fricción En El Flujo Turbulento
Cuando hay flujo turbulento en tuberías es conveniente calcular la pérdida de energía por
fricción, es conveniente usar la ecuación de Darcy. Para determinar el valor de f debemos
recurrir a datos experimentales.
Las pruebas han mostrado que el numero adimensional f, depende de otras dos cantidades
adimensionales, el número de Reynolds y la rugosidad relativa de la tubería. Uno de los
métodos más utilizados para evaluar el factor de fricción emplea el diagrama de Moody que
se presenta en la figura 8.6. El diagrama muestra la gráfica del factor de fricción / versus el
número de Reynolds Nr, con una serie de curvas paramétricas relacionadas con la rugosidad
relativa D/e. Estas curvas las generó L. F. Moody a partir de Datos experimentales.
Tabla 8.2 Valores de diseño de la rugosidad de tubos.

4. Diagrama De Moody
Pérdida De Energía En Tuberías Por Accesorios
A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algún otro dispositivo, ocurren pérdidas
de energía debido a la fricción; tales energías traen como resultado una disminución de la
presión entre dos puntos del sistema de flujo. Hay tipos de pérdidas que son muy pequeñas
en comparación, y por consiguiente se hace referencia de ellas como pérdidas menores, las
cuales ocurren cuando hay un cambio en la sección cruzada de la trayectoria de flujo o en la
dirección de flujo, o cuando la trayectoria del flujo se encuentra obstruida como sucede en
una válvula, codos, tees, reductores de diámetro, etc.
g
v
khs s
2
2


5. Donde:
hs= Perdida de energía de un accesorio.
k=Coeficiente de pérdida del accesorio
v = Velocidad media
g= Aceleración de la gravedad

6. MATERIAL:
Equipo: Mesa hidrodinámica
Accesorio: Válvula de bola
Sustancia: Agua
PROCEDIMIENTO:
1. Llenar el depósito de agua.
2. Las mangueras de mayor diámetro van conectadas del sistema a los extremos de la
tubería a la que se le medirá la caída de presión.
3. Se conectan dos mangueras que irán de un punto 1 de la tubería a la válvula 1 y de
un punto 2 a la válvula 2.
4. Abrir válvulas 1 y 2 completamente y al mismo tiempo.
5. Para hacer las mediciones se necesita purgar.
6. Checar que el sistema esté conectado correctamente a la corriente eléctrica.
7. Abrir la llave del flujo completamente.
8. Encender el sistema.
9. Esperar a que desaparezcan las burbujas de las mangueras.
10. Apagar e inmediatamente cerrar la llave del flujo.
11. Desconectar las dos mangueras que van a las válvulas.
12. Esperar que la caída de presión marque cero.
13. Si no llega a cero se necesita regular manualmente.
14. Cerrar las válvulas completamente y al mismo tiempo.
15. Conectar las mangueras que van a las válvulas 1 y 2.
16. Abrir la llave del flujo completamente.
17. Encender el sistema.
18. Esperar tres segundos y abrir las válvulas completamente al mismo tiempo.
19. Hacer lectura del valor del flujo y de la caída de presión.
20. Disminuir el flujo dos veces y medir la caída de presión que marque el sistema.
21. Hacer esto con cada tubería, en caso de que existan más de dos salidas de flujo en la
tubería, colocar mangueras conectadas a válvulas cerradas, que funcionen como
tapón.
22. Medir la caída de presión al conectar una válvula bola en la primera tubería, seguir
el procedimiento anterior descrito.
23. Al terminar las tres mediciones, apagar el sistema y vaciar el depósito de agua.
RESULTADOS:
Caìda de Presión en Tuberìas
GALVANIZADO

7. Intento Q (L/min) Presiòn (1/2) (milibar) Promedio
1 18.4 25.8 26.1 25.95
2 16.5 20.8 21 20.9
3 14.8 16 16.2 16.1
COBRE
Intento Q (L/min) Presiòn(1/2) (milibar) Promedio
1 18.8 5 5.2 5.1
2 16.6 3.2 3.4 3.3
3 14.4 1.6 1.8 1.7
PVC
Intento Q (L/min) Presiòn(1/2) (milibar) Promedio
1 18.9 1.9 2 1.95
2 16.9 0.8 1 0.9
3 15.8 0.3 0.4 0.35
Tubería
Tempe
ratura
agua
ºC
V
cinemática
(m²/s)
Q (m³/s)
D
interno
(m)
Longitud
(m)
Área
tubería
(m²)
velocida
d del
flujo
(m/s)
Reynolds
Factor de
fricción(La
minar)
Grave
dad
(m/s²)
Perdida
de
energía
en
tuberías
Galvanizado 22 9.57E-07 3.07E-04 0.016 1 0.0503 6.10E-03 102.00 0.627 9.81 7.44E-05
22 9.57E-07 2.75E-04 0.016 1 0.0503 5.47E-03 91.47 0.700 9.81 6.67E-05
22 9.57E-07 2.47E-04 0.016 1 0.0503 4.91E-03 82.04 0.780 9.81 5.98E-05
Cobre 22 9.57E-07 3.13E-04 0.016 1 0.0503 6.23E-03 104.22 0.614 9.81 7.60E-05
22 9.57E-07 2.77E-04 0.016 1 0.0503 5.50E-03 92.02 0.695 9.81 6.71E-05
22 9.57E-07 2.40E-04 0.016 1 0.0503 4.77E-03 79.83 0.802 9.81 5.82E-05
PVC 22 9.57E-07 3.15E-04 0.017 1 0.0534 5.90E-03 104.77 0.611 9.81 6.37E-05
22 9.57E-07 2.82E-04 0.017 1 0.0534 5.27E-03 93.69 0.683 9.81 5.70E-05
22 9.57E-07 2.63E-04 0.017 1 0.0534 4.93E-03 87.59 0.731 9.81 5.33E-05
Caìda de Presion en accesorios
Reducción (4to tubería)
Intento Q (L/min) Presiòn (1/2) (milibar) Promedio
1 18.1 16.7 16.9 16.8
2 16.1 11.9 12 11.95
3 14 7.9 8 7.95
Ensanchamiento (5ta tubería)
Intento Q (L/min) Presiòn (1/2) (milibar) Promedio
1 19 -11.9 -12.1 -12
2 17.1 -10.4 -10.6 -10.5
3 14.9 -9.2 -9.4 -9.3

8. Caìda de Presion en válvula de bola
En la tubería 1 (desmontable)
Intento Q (L/min) Presiòn (1/2) (milibar) Promedio Abertura%
1 18.4 -9.7 -10 -9.85 100
2 17.1 32 32.3 32.15 67
3 13.4 145.6 146.1 145.85 50
Válcula
Temperatura
agua ºC
V
cinemática
(m²/s)
Q (m³/s)
D
interno
(m)
Longitud
(m)
Área
tubería
(m²)
velocidad
del flujo
(m/s)
Coef. De
pérdida del
accesorio
(k)
Gravedad
(m/s²)
Perdidade
energía en
tuberías
De
bola 22
9.57E-07
1.84E+01 0.017 0.136 0.01 2.53E+03 10 9.81 3.27E+06
22 9.57E-07 1.71E+01 0.017 0.136 0.01 2.35E+03 6.7 9.81 1.27E+06
22 9.57E-07 1.34E+01 0.017 0.136 0.01 1.84E+03 5 9.81 4.34E+05
RESULTADOS CON CODOS
Codo recto estándar 90°
Prueba f Le/D Diametro
Area
(m^2)
Caudal
(L/min)
Caudal
(m^3/s)
Velocidad
(m/s)
hL
ΔP (kPa)
teorico
ΔP
(MBar)
exp.
ΔP (kPa)
exp.
1 0.0256 30 0.017 0.000227 18.4 0.0003067 1.3510699 0.07145 0.7002352 15.1 1.51
2 0.0256 30 0.017 0.000227 16.2 0.00027 1.189529 0.05539 0.5427981 11.4 1.14
3 0.0256 30 0.017 0.000227 14.4 0.00024 1.0573591 0.04376 0.4288775 8.5 0.85
Tubería
Temperatura
agua ºC
V
cinemática
(m²/s)
Q (m³/s) D1 (m) D2 (m)
Área
tubería
(m²)
velocidad
del flujo
(m/s)
Coef. De
pérdida del
accesorio (k)
Gravedad
(m/s²)
Perdidade
energía en
tuberías
Reducción 22 9.57E-07 3.02E-04 0.017 0.0146 0.00017 1.80E+00 0.068865382 9.81 1.140E-02
22 9.57E-07 2.68E-04 0.017 0.0146 0.00017 1.60E+00 0.068865382 9.81 9.017E-03
22 9.57E-07 2.33E-04 0.017 0.0146 0.00017 1.39E+00 0.068865382 9.81 6.818E-03
Agrandador 22 9.57E-07 3.17E-04 0.017 0.0286 0.00023 1.40E+00 3.350039889 9.81 3.323E-01
22 9.57E-07 2.85E-04 0.017 0.0286 0.00023 1.26E+00 3.350039889 9.81 2.692E-01
22 9.57E-07 2.48E-04 0.017 0.0286 0.00023 1.09E+00 3.350039889 9.81 2.044E-01

9. Curvo 1
Codo a 90° de radio largo
Prueba f Le/D Diametro(m)
Area
(m^2)
Caudal
(L/min)
Caudal
(m^3/s)
Velocidad
(m/s)
hL
ΔP
(kPa)
teorico
ΔP
(MBar)
exp.
ΔP
(kPa)
exp.
1 0.0256 50 0.017 0.000227 18.4 0.000307 1.351 0.119 1.167 11.20 1.12
2 0.0256 50 0.017 0.000227 16.5 0.000275 1.212 0.096 0.938 8.80 0.88
3 0.0256 50 0.017 0.000227 14.7 0.000245 1.079 0.076 0.745 6.30 0.63
Curvo 2
Codo a 90° de radio largo
Prueba f Le/D Diametro(m)
Area
(m^2)
Caudal
(L/min)
Caudal
(m^3/s)
Velocidad
(m/s)
hL
ΔP
(kPa)
teorico
ΔP
(MBar)
exp.
ΔP
(kPa)
exp.
1 0.0256 50 0.017 0.000227 18.4 0.0003067 1.35107 0.119 1.167 10.4 1.04
2 0.0256 50 0.017 0.000227 16.4 0.0002733 1.20421 0.095 0.927 7.8 0.78
3 0.0256 50 0.017 0.000227 14.5 0.0002417 1.0647 0.074 0.725 5.4 0.54
Curvo 3
Codo a 90° de radio largo
Prueba f Le/D Diametro(m)
Area
(m^2)
Caudal
(L/min)
Caudal
(m^3/s)
Velocidad
(m/s)
hL
ΔP
(kPa)
teorico
ΔP
(MBar)
exp.
ΔP
(kPa)
exp.
1 0.0256 50 0.017 0.000227 18.3 0.00031 1.344 0.118 1.154 10.5 1.05
2 0.0256 50 0.017 0.000227 16.2 0.00027 1.190 0.092 0.905 7.8 0.78
3 0.0256 50 0.017 0.000227 14.5 0.00024 1.065 0.074 0.725 5.5 0.55
INCIDENCIAS
Algunos de los problemas que se presentaron al elaborar esta práctica fue la del manejo de
las mangueras y el derrame del agua al hacer el cambio de tubería. Eso no provoco
contratiempos ya que se contaba con charolas, y la poca cantidad de agua derramada se
secaba rápidamente con un trapo.
CONCLUSIONES
Con la práctica y el presente reporte de laboratorio se pretende realizar un análisis de la caída
de presión, que se genera debido a la perdida de energía por la fricción del tubo con el fluido,

10. los resultados obtenidos por ecuaciones corroboraron las mediciones de la mesa
hidrodinámica, los resultados indican que hay ciertas variaciones con los resultados de la
caída de presión en el experimento y en el cálculo, nosotros lo atribuimos a una des
calibración de la mesa hidrodinámica como podrían ser desgastes de la tubería, pequeñas
fugas o tal vez el purgado, son diferentes factores que podrían afectar a las mediciones
experimentales, por los resultados se pueden considerar que son bastantes acercados y por lo
tanto podemos concluir que el experimento así como los cálculos son correctos o muy
acertados
BIBLIGORAFÌA
Mott, Robert L. Mecánica De Fluidos Sexta Edición. Pearson Educación, México, 2006
http://slideplayer.es/slide/3868057/