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PÉRDIDA DE CARGA
I) INTRODUCCIÓN:

La pérdida de carga en una tubería o canal, es la pérdida de presión en un fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las conduce. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, uncambio de dirección, la presencia de una válvula, etc.

II) OBJETIVO:

Conocer y determinar las pérdidas de energía o carga (fricción y locales o singulares) en el la tubería dada en clase.
Conocer los k de cada accesorio que está en la tubería como codo de 90°, 45°; te, ye y válvula globo.
Determinaremos las pérdidas de fricción mediante Manning, y para ello hallaremos su f respectivo.III) MARCOTEORICO:

PERDIDAS DE ENRGIA POR FRICCIÓN:

La pérdida de carga que tiene lugar en una conducción representa la pérdida de energía de un flujo hidráulico a lo largo de la misma por efecto del rozamiento. A continuación se resumen las principales fórmulas empíricas empleadas en el cálculo de la pérdida de carga que tiene lugar en tuberías, Para calcular estas pérdidas por fricción sehace mediante las siguientes formulas:

Darcy-Weisbach (1875)
Una de las fórmulas más exactas para cálculos hidráulicos es la de Darcy-Weisbach. Sin embargo por su complejidad en el cálculo del coeficiente "f" de fricción ha caído en desuso. Aun así, se puede utilizar para el cálculo de la pérdida de carga en tuberías de fundición. La fórmula original es:
h = f *(L / D) * (v2 / 2g)
En funcióndel caudal la expresión queda de la siguiente forma:
h = 0,0826 * f * (Q2/D5) * L
En donde:
h: pérdida de carga o de energía (m)
f: coeficiente de fricción (adimensional)
L: longitud de la tubería (m)
D: diámetro interno de la tubería (m)
v: velocidad media (m/s)
g: aceleración de la gravedad (m/s2)
Q: caudal (m3/s)
El coeficiente de fricción f es función del número de Reynolds (Re)y del coeficiente de rugosidad o rugosidad relativa de las paredes de la tubería (εr):
f = f (Re, εr);      Re = D * v * ρ / μ;     εr = ε / D
ρ: densidad del agua (kg/m3). Consultar tabla.
μ: viscosidad del agua (s/m2). Consultar tabla.
ε: rugosidad absoluta de la tubería (m)
En la siguiente tabla se muestran algunos valores de rugosidad absoluta para distintos materiales:
RUGOSIDADABSOLUTA DE MATERIALES
Material
ε (mm)
Material
ε (mm)

Plástico (PE, PVC)
0,0015
Fundición asfaltada
0,06-0,18

Poliéster reforzado con fibra de vidrio
0,01
Fundición
0,12-0,60

Tubos estirados de acero
0,0024
Acero comercial y soldado
0,03-0,09

Tubos de latón o cobre
0,0015
Hierro forjado
0,03-0,09

Fundición revestida de cemento
0,0024
Hierro galvanizado
0,06-0,24Fundición con revestimiento bituminoso
0,0024
Madera
0,18-0,90




Manning (1890)
Las ecuaciones de Manning se suelen utilizar en canales. Para el caso de las tuberías son válidas cuando el canal es circular y está parcial o totalmente lleno, o cuando el diámetro de la tubería es muy grande. Uno de los inconvenientes de la fórmula es que sólo tiene en cuenta un coeficiente de rugosidad (n)obtenido empíricamente, y no las variaciones de viscosidad con la temperatura. La expresión es la siguiente:
h = 10,3 * n2 * (Q2/D5,33) * L
En donde:
h: pérdida de carga o de energía (m)
n: coeficiente de rugosidad (adimensional)
D: diámetro interno de la tubería (m)
Q: caudal (m3/s)
L: longitud de la tubería (m)
El cálculo del coeficiente de rugosidad "n" es complejo, ya que no existeun método exacto. Para el caso de tuberías se pueden consultar los valores de "n" en tablas publicadas. Algunos de esos valores se resumen en la siguiente tabla:
Material
n
Material
n
Plástico (PE, PVC)
0,006-0,010
Fundición
0,012-0,015
Poliester reforzado con fibra de vidrio
0,009
Hormigón
0,012-0,017
Acero
0,010-0,011
Hormigón revestido con gunita
0,016-0,022
Hierro...