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LABORATORIO Nº 3
PÉRDIDA DE CARGA EN TRAMOS RECTOS

I. INTRODUCCIÓN
Las pérdidas de carga en las tuberías son de dos clases: primarias y secundarias. Las pérdidas primarias (pérdidas de carga distribuidas) se definen como las pérdidas de superficie en el contacto del fluido con la tubería, rozamiento de unas capas del fluido con otras (régimen laminar) o de las partículas del fluido entre sí(régimen turbulento). Tienen lugar en flujo uniforme, por lo que principalmente suceden en los tramos de tubería de sección constante.
Las pérdidas secundarias o locales (pérdidas de carga concentradas) se definen como las pérdidas de forma, que tienen lugar en las transiciones (estrechamiento o expansiones de la corriente), codos, válvulas y en toda clase de accesorios de tubería

1.1.PÉRDIDAS DE CARGA DISTRIBUIDAS
Para el flujo en una tubería de tramo recto la ecuación de Bernoulli queda expresada de la siguiente manera:
(3.1)
Donde:
: Presión en la sección que se está examinando;
: Velocidad del fluido en la sección que se está examinado;
: Altura de la sección respecto al plano de referencia;
: Peso del líquido en circulación;
:Aceleración de gravedad
Los diferentes términos de esta ecuación se pueden describir del siguiente modo:
La energía total del líquido (referida a la unidad de peso), viene dada por la suma de diferentes aportaciones energéticas:
por la energía de presión ,
por la energía cinética y
por la energía potencial debida a la posición ()

Es constante en cualquier punto de latubería. Los tres términos de la ecuación (3.1) dimensionalmente son de la longitud y se denominanan respectivamente:
Altura geodésica;
Altura cinética.
Altura piezométrica;
Sin embargo, en la práctica el rozamiento de fluido a lo largo de las paredes del tubo; el rozamiento interno del liquido mismo , los posibles fenómenos de remolino alteran profundamente la ecuación (3.1), por lo queentre dos secciones 1 y 2 la energía no es constante, sino:



La determinación de la energía perdida representa la dificultad mayor en la solución de los problemas relativos al movimiento de los fluidos en las turbinas; se puede establecer en teoría, pero con resultados solo aproximativos si no está integrada por un oportuno estudio experimental que permita la determinación de toda una serie decoeficientes de corrección.
A continuación se indicará esta pérdida con , cuando se expresa en términos de altura y está medida en metros, y con cuando se expresa en términos de presión y está medida en mbar o mm de Hg o en Pa en el S.I.; es decir:
(3.2)

El caso más simple para analizar es del movimiento de un líquido en una tubería de sección constante y rectilínea.
Si se supone,para mayor simplicidad, que la tubería sea horizontal. Según la relación (3.1), siendo constante los términos y , debería mantenerse también constante la presión en los diferentes puntos de tubería. Si se introducen una serie de piezómetros en diferentes puntos de la tubería se observará que la cota piezométrica en lugar de permanecer constante disminuirá siempre en el sentido del movimiento(véase Fig. 3.1).
Este descenso, referido a un recorrido unitario, recibe el nombre de caedizo o inclinación piezometrica y se indica con “J”. Entonces en relación a la fig. 3.1 se tiene:

(3.3)


Figura 3.1: Energía perdida entre dos secciones


La inclinación piezométrica mide la energía mecánica perdida por la unidad de peso del líquido mientras cumple, a lo largo del tubo, un recorridoequivalente a la unidad de longitud.
Dicha energía se emplea para vencer los razonamientos internos y se resta a la energía mecánica del líquido en movimiento.
Se puede demostrar que la inclinación piezometrica se puede relacionar con la velocidad del fluido en la tubería y con el diámetro del mismo, según la fórmula:
(3.4)
En donde:
: Índice de resistencia, en general se determina...