INFORME TUBERIAS

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Pérdidas de energía por fricción y por accesorios 
Hidráulica de Tuberías. Práctica 1 
NRC: 2064 
Cristian Villanueva 
 
Juan Diego Gonzalez Mejía 
Julián Andrés Bravo Amaya
 
 
 
DESCRIPCIÓN Y MONTAJE 
EXPERIMENTAL 
 
 
Figura 1. Montaje completo 
 
En el montaje completo de la tubería se 
puede analizar las pérdidas por fricción y 
por accesorios, estos elementos se 
caracterizan por ser Galvanizados o en 
PVC contando como total 14 manómetros, 
que portan cada uno una distancia (m) del 
uno al otro y una presión (psi) inducida por 
un caudal de 180 L/m. Y por unos 
accesorios como válvulas, ampliación 
brusca ¾” x 2”, reducción brusca 2” x ¾” 
 
Pérdida por fricción, tubería galvanizada, 
longitud 1,8 metros: 
 
 
Figura 2. Tramo del 1-4 
 
 
 
Pérdida por fricción, tubería PVC, longitud 
1,875 metros: 
 
Figura 3. Tramo del 6-8 
 
Pérdida por fricción, tubería PVC, longitud 
1,10 metros: 
 
Figura 4. Tramo del 10-11 
 
 
Pérdida por accesorio, tubería PVC, 
longitud 0,23 m 
 
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Figura 5. Tramo del 5-6 
 
Pérdida por accesorio, tubería PVC, 
longitud 0,14 m 
 
 
Figura 6. Tramo del 9-10 
 
Pérdida por accesorio, tubería PVC, 
longitud 0,145 m 
 
 
Figura 7. Tramo del 11-12 
 
Pérdida por accesorio, tubería PVC, 
longitud 0,355 m 
 
Figura 8. Tramo del 12-13 
 
 
 
Imagen 1. Manómetro del 1 al 3 
 
 
Imagen 2. Manómetro del 3 al 6 
 
 
Imagen 3. Manómetro del 7 al
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DATOS EXPERMIENTALES Q=3L/S 
# PUNTO PÉRDIDA MATERIAL 
Ø NOMINAL 
(in) 
Ø INTERNO (m) LONGITUD 
(m) 
PRESIÓN MANOMÉTRICA 
mm m (PSI) PASCAL 
1 (1-2) FRICCIÓN GALVANIZADO 1 28,6 0,0286 0,6 13,38 92255,10 
2 (2-3) FRICCIÓN GALVANIZADO 1 28,6 0,0286 0,6 12,49 86118,55 
3 (3-4) FRICCIÓN GALVANIZADO 1 28,6 0,0286 0,6 11,52 79430,40 
4 (4-5) FRICCIÓN - UNIÓN GALVANIZADO 1 28,6 0,0286 0,54 10,58 72949,10 
5 (5-6) 
FRICCIÓN - VÁLVULA 
COMPUERTA (1) 
PVC 1 30,2 0,0302 0,23 11,4 78603,00 
6 (6-7) FRICCIÓN - UNIÓN (2) PVC 1 30,2 0,0302 1,18 10,98 75707,10 
7 (7-8) FRICCIÓN PVC 1 30,2 0,0302 0,695 9,8 67571,00 
8 (8-9) 
9 (9-10) FRICCIÓN - AMPLIACIÓN (1) PVC 3/4 23,63 0,02363 0,14 19,48 134314,60 
10 (10-11) FRICCIÓN PVC 2 54,58 0,05458 1,1 17,3 119283,50 
11 (11-12) 
FRICCIÓN-REDUCCIÓN 
BRUSCA (1) 
PVC 2 54,58 0,05458 0,145 17,351 119635,15 
12 (12-13) FRICCIÓN PVC 3/4 23,63 0,02363 0,355 17,3 119283,50 
13 (13-14) FRICCIÓN-VALVULA BOLA (1) PVC 3/4 23,63 0,02363 0,19 16,2 111699,00 
14 7,65 52746,75 
Tabla 1. Datos Experimentales 
 
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DATOS Y CÁLCULOS 
EXPERIMENTALES 
 
Datos experimentales 
 
PESO ESPÉCÍFICO 
DEL AGUA (KN/M3) 
9,80E+03 
Q(L/S) 3 
C(H-W) ACERO 120 
C(H-W)PVC 150 
R. absoluta PVC 0,0015 
R. absoluta ACERO 0,15 
Viscosidad 
cinemática 
15C° 
1,140E-06 
Diámetro acero 1" 28,6 0,0286 
Diámetro PVC 1" 30,2 0,0302 
Diámetro PVC 3/4" 23,63 0,02363 
Diámetro PVC 2" 54,58 0,05458 
Tabla 2. Datos experimentales a tener en cuenta 
 
 
Punto 
 PRESIÓN MANOMÉTRICA 
(PSI) PASCAL 
1 13,38 92255,10 
2 12,49 86118,55 
3 11,52 79430,40 
4 10,58 72949,10 
5 11,4 78603,00 
6 10,98 75707,10 
7 9,8 67571,00 
8 
9 19,48 134314,60 
10 17,3 119283,50 
11 17,351 119635,15 
12 17,3 119283,50 
13 16,2 111699,00 
14 7,65 52746,75 
Tabla 3. Presión experimental en psi y Pa 
 
 
 
 
 
 
 
AFORO 
CAUDALOMÉTRO 
Q=180 l/m - 3l/s 
VOLUMEN TIEMPO 
0,082585 37 
Tabla 4. Aforo 
 
Cálculos experimentales 
 
Empleando la ecuación de energía: 
 
Ecuación 1 
 
 
Ecuación 2 
 
Donde H1 y H2 se pueden expresar como: 
 
 
Ecuación 3 
 
Haciendo el correspondiente 
arreglo en la ecuación 3 se obtiene la 
siguiente ecuación: 
 
 
Ecuación 4 
 
Teniendo en cuenta la ecuación 4 y el valor 
del peso específico del agua a 15ºC 
mencionado en la tabla 2, se obtienen los 
siguientes resultados como pérdidas de 
energía experimentales: 
 
 
 
 
 
 
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CALCULOS EXPERIMENTALES 
ΔP 
PESO 
ESPECIFÍCO 
(N/m3) 
Hf 
6136,55 9,80E+03 0,6263 
6688,15 9,80E+03 0,6826 
6481,30 9,80E+03 0,6615 
5653,90 9,80E+03 0,5770 
2895,90 9,80E+03 0,2956 
8136,10 9,80E+03 0,8304 
3861,20 9,80E+03 0,3941 
 
15031,10 9,80E+03 1,5341 
351,64 9,80E+03 0,0359 
351,64 9,80E+03 0,0359 
7584,50 9,80E+03 0,7741 
58952,25 9,80E+03 6,0168 
Tabla 5. Cálculo Pérdida de energía experimental 
 
Por otro lado, empleando la ecuación de 
continuidad se tiene que: 
 
 
Ecuación 5 
Donde; 
V: Volumen 
T: Tiempo 
 
Empleando la ecuación 5 y los datos de la 
tabla 4 para la determinación del caudal 
experimental se tiene que: 
 
AFORO 
Q=180 l/m - 3l/s 
VOLUMEN TIEMPO 
0,082585 37 
0,002232027 
Tabla 6. Cálculo de caudal por aforo 
 
DATOS TEÓRICOS 
 
Pérdidas por fricción 
 
En éste caso, se empleará la ecuación de 
Darcy-Weisbach considerando los 
diámetros de las tuberías, esto con el fin de 
mitigar imprecisiones en los resultado 
teóricos. 
 
La ecuación general para pérdidas de 
energía dicta lo siguiente: 
 
Ecuación 6 
Donde: 
 
Ecuación 6.1 
 
 
Ecuación 6.2 
 
 
Ecuación 5.3 
 
 
Ecuación 6.3.1 
 
 
 
Conociendo datos pertinentes en la tabla 2 
y aplicando la ecuación 6 con todos sus 
componentes se obtienen los siguientes 
resultados como pérdidas teóricas de 
energía: 
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Manómetro TOTAL DARCY 
1 0,71582154 
2 0,71582154 
3 0,71582154 
4 0,64423938 
5 0,13022321 
6 0,66810169 
7 0,39350057 
8 
9 0,25832658 
10 0,03649411 
11 0,00481059 
12 0,6550424 
13 0,35058607 
Tabla 7. Cálculo Pérdida de energía teórica 
 
 
NOTA: Véase el Anexo 1 en detalle la obtención de 
pérdidas teórica de energía por Darcy-Weisbach en 
cada manómetro 
 
Pérdidas por accesorios 
 
Para el análisis de las pérdidas que 
se están generando en la tubería por 
accesorios, se emplea la siguiente ecuación: 
 
 
Ecuación 7 
 
 
Donde: 
Kg: K global (pérdida total por accesorios) 
v2: Velocidad según el caudal 
g: la gravedad 
Despejando de la ecuación 5 se tiene que: 
 
Ecuación 8 
 
Empleando la ecuación 8 y haciendo uso de 
los datos de la tabla 2 se tiene que: 
 
VELOCIDAD 
Velocidad 1" acero 
(m/s) 
4,66981104 
Velocidad 1" pvc 
(m/s) 
4,18810429 
Velocidad 3/4" pvc 
(m/s) 
6,84075332 
Velocidad 2" pvc 
(m/s) 
1,28222521 
Tabla 8. Cálculo Velocidades 
 
Aplicando la ecuación 7, y los resultados 
obtenidos para la velocidad en la tabla 8 se 
tienen los siguientes resultados como 
pérdidas por accesorio: 
 
Punto ACCCESORIO CANT K TOTAL 
1 NO APLICA 
2 NO APLICA 
3 NO APLICA 
4 UNIÓN 1 0,08 0,092432 
5 
VÁLVULA 
COMPUERTA 
1 0,14 0,130106 
6 UNIÓN 2 0,08 0,148692 
7 NO APLICA 
8 
9 AMPLIACIÓN 1 0,66026 1,637016 
10 NO APLICA 
11 
REDUCCIÓN 
BRUSCA 
1 0,40628 0,035391 
12 NO APLICA 
13 
VÁLVULA 
BOLA 
1 9 22,31432 
Tabla 9. Cálculo pérdidas por accesorios 
 
Una vez obtenidos todos los resultados de 
pérdidas de energía, se suman los 
resultados para así obtener la pérdida total 
en cada uno de los tramos. 
 
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Haciendo uso de los datos obtenidos en las 
tablas 7 y 9, se tienen como resultado, al 
sumarlos que las pérdidas totales en cada 
tramo son: 
 
Tramo TOTAL DARCY 
TOTAL 
ACCESORIOS 
TOTAL 
PÉRDIDA 
He (D-W) 
+ Ha 
1 0,7158 0,715822 
2 0,7158 0,715822 
3 0,7158 0,715822 
4 0,6442 0,092431906 0,736671 
5 0,1302 0,130105698 0,260329 
6 0,6681 0,148692226 0,816794 
7 0,3935 0,393501 
8 
9 0,2583 1,63701598 1,895343 
10 0,0365 0,036494 
11 0,0048 0,03539059 0,040201 
12 0,655 0,655042 
13 0,3506 22,31432094 22,66491 
Tabla 10. Cálculo pérdidas totales en el sistema 
 
 
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS 
 
Una vez obtenidos todos los valores por 
pérdidas, tanto experimentales como teóricas, 
se procede con la comparación entre los 
mismos, que demostrará la validez de la 
práctica de laboratorio, del mismo modo,la 
perfecta elaboración del montaje con el cuál se 
desarrolló. 
 
Haciendo uso de la siguiente ecuación se 
obtendrá el valor de error porcentual en cada 
manómetro: 
 
 
Ecuación 9 
Aplicando la ecuación 9 a la comparación 
se tiene que: 
 
ERROR PORCENTUAL D - W 
PUNTO 
VALOR 
EXPERIMENTAL 
VALOR 
TEÓRICO 
ERROR 
TOTAL % 
(1-2) 0,62630639 0,71582154 12,5% 
(2-3) 0,68260359 0,71582154 4,6% 
(3-4) 0,66149214 0,71582154 7,6% 
(4-5) 0,57704634 0,73315736 21,3% 
(5-6) 0,29556032 0,25538276 -15,7% 
(6-7) 0,83038375 0,81114118 -2,4% 
(7-8) 0,39408042 0,39350057 -0,1% 
 
(9-10) 1,5340988 1,83310919 16,3% 
(10-11) 0,03588947 0,03649411 1,7% 
(11-12) 0,03588947 0,03885576 7,6% 
(12-13) 0,77408655 0,6550424 -18,2% 
(13-14) 6,01676363 21,816598 72,4% 
Tabla 11. Cálculo error porcentual 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCLUSIONES 
 
1. Al usar tuberías con un diámetro pequeño, es más 
preciso el cálculo de pérdidas de energía por 
Darcy-Weisbach que por Hazen-Williams, por lo 
que dichos datos no se tuvieron en cuenta para la 
comparación. 
2. Como se evidencia en la tabla 11, donde se 
manifiestan los resultados obtenidos 
experimental y teóricamente, además de su 
respectiva comparación, en el valor de error 
porcentual en tubería de tramo recto (sin 
accesorios de por medio) el error no fue 
altamente considerable; por otro lado, en 
accesorios como lo son válvulas, ampliación y 
reducción, que tienen un valor relacionado de K 
para la determinación de pérdidas, se debe 
considerar que fue una apreciación visual, por lo 
cual éstos resultados presente mayor error en 
comparación con otros. 
3. En el tramo 13 – 14 se evidencia un error de 
72,4% esto es debido mayormente a la toma de 
datos en el laboratorio, ya que al medir la presión 
en el manómetro 14, los integrantes del curso no 
permitieron el desfogue del agua al finalizar el 
recorrido, lo cual genero un fenómeno hidráulico 
conocido como “Golpe de Ariete” aumentando 
así la lectura en el manómetro 14. 
4. Existe incertidumbre en los datos recolectados 
durante la práctica, ésta incertidumbre se debe 
principalmente a los siguientes factores: 
● Calidad de los manómetros digitales 
● Edad del material, y con éste el grado de 
rugosidad absoluta del mismo 
● Estado de las válvulas 
● Falla en el manómetro 1, donde se tenía 
un pequeña pérdida por goteo 
● Estado de la manguera de los 
manómetros digitales, debido a su 
desgaste permitía un pequeño escape del 
agua antes de ser medida. 
● Temperatura del agua incierta 
● Estimación de cifras significativas 
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Punto 
DARCY 
CF FORMULA GENERAL 
C 
F 
L TOTAL CF Q(n) D(m) 
TOTAL 
DARCY RE RR TOTAL 
1 0,0826 1,172E+05 5,2448E-03 3,07E-02 0,6 1,52192E-03 9,00000E-06 1,9135E-08 0,71582154 
2 0,0826 1,172E+05 5,2448E-03 3,07E-02 0,6 1,52192E-03 9,00000E-06 1,9135E-08 0,71582154 
3 0,0826 1,172E+05 5,2448E-03 3,07E-02 0,6 1,52192E-03 9,00000E-06 1,9135E-08 0,71582154 
4 0,0826 1,172E+05 5,2448E-03 3,07E-02 0,54 1,36973E-03 9,00000E-06 1,9135E-08 0,64423938 
5 0,0826 1,109E+05 4,9669E-05 1,91E-02 0,23 3,63480E-04 9,00000E-06 2,5121E-08 0,13022321 
6 0,0826 1,109E+05 4,9669E-05 1,91E-02 1,18 1,86481E-03 9,00000E-06 2,5121E-08 0,66810169 
7 0,0826 1,109E+05 4,9669E-05 1,91E-02 0,695 1,09834E-03 9,00000E-06 2,5121E-08 0,39350057 
8 
9 0,0826 1,418E+05 6,3479E-05 1,83E-02 0,14 2,11468E-04 9,00000E-06 7,3675E-09 0,25832658 
10 0,0826 6,139E+04 2,7483E-05 2,16E-02 1,1 1,96403E-03 9,00000E-06 4,8436E-07 0,03649411 
11 0,0826 6,139E+04 2,7483E-05 2,16E-02 0,145 2,58895E-04 9,00000E-06 4,8436E-07 0,00481059 
12 0,0826 1,418E+05 6,3479E-05 1,83E-02 0,355 5,36223E-04 9,00000E-06 7,3675E-09 0,6550424 
13 0,0826 1,418E+05 6,3479E-05 1,83E-02 0,19 2,86993E-04 9,00000E-06 7,3675E-09 0,35058607 
Cálculo de pérdidas de energía por fricción, ecuación de Darcy-Weisbach 
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Dimensiones de tanque principal 
 
 
Diagrama general