perdidas de cargas

8/15/2019 Perdidas de Cargas

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Perdidas de cargas:

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.

Darcy-Weisbach (1875)Una de las fórmulas más exactas para cálculos hidráulicos es la de Darcy!eis"ach. #in em"argo por su complejidad en el cálculo del coeficiente $f$ defricción ha caído en desuso. %un así& se puede utilizar para el cálculo de lapérdida de carga en tu"erías de fundición. La fórmula original es'

h = f *(L / D) * (v2 / 2g)

(n función del caudal la expresión queda de la siguiente forma'

h = 0,0826 * f * (Q2/D5) * L

h' pérdida de carga o de energía )m*

f' coeficiente de fricción )adimensional*

L' longitud de la tu"ería )m*

D' diámetro interno de la tu"ería )m*

+' +elocidad media )m,s*

g' aceleración de la gra+edad )m,s-*

' caudal )m/ ,s*

(l coeficiente de fricción f es función del n0mero de 1eynolds )1e* y delcoeficiente de rugosidad o rugosidad relati+a de las paredes de la tu"ería )2 r*'

f = f (e, !r)" e = D * v * # / $" !r = ! / D

3' densidad del agua )4g,m/*. 5onsultar ta"la.

6' +iscosidad del agua )789:s,m-*. 5onsultar ta"la.

2' rugosidad a"soluta de la tu"ería )m*

(n la siguiente ta"la se muestran algunos +alores de rugosidad a"soluta paradistintos materiales'

http://www.miliarium.com/Prontuario/Tablas/Aguas/PropiedadesFisicasAgua.asphttp://www.miliarium.com/Prontuario/Tablas/Aguas/PropiedadesFisicasAgua.asphttp://www.miliarium.com/Prontuario/Tablas/Aguas/PropiedadesFisicasAgua.asphttp://www.miliarium.com/Prontuario/Tablas/Aguas/PropiedadesFisicasAgua.asp


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RUGOSIDAD ABSOLUTA DE MATERIALES

Material ε (mm) Material ε (mm)

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

Poliéster reforado con fi!ra de

"idrio 0,01 Fundición 0,1#-0,60

$u!os estirados de acero 0,00#% &cero co'ercial soldado 0,0-0,0*

$u!os de latón o co!re 0,0015 +ierro forado 0,0-0,0*

Fundición re"estida de ce'ento 0,00#% +ierro al"aniado 0,06-0,#%

Fundición con re"esti'iento

!itu'inoso0,00#% .adera 0,18-0,*0

Fundición centrifuada 0,00 +or'ión 0,-,0

;ara el cálculo de $f$ existen m0ltiples ecuaciones& a continuación se exponen

las más importantes para el cálculo de tu"erías'

a. ==*. ;ropone una expresión en la que $f$ +iene dado enfunción del 1eynolds& +álida para tu"os lisos& en los que 2r no afecta alflujo al tapar la su"capa laminar las irregularidades. ?álida hasta 1e @=AAAAA'

f = 0,%16& * e-0,25

". ;randtl y ?onBarman )=>/A*. %mplían el rango de +alidez de lafórmula de


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a..i.g (180)Las ecuaciones de Canning se suelen utilizar en canales. ;ara el caso de las

tu"erías son +álidas cuando el canal es circular y está parcial o totalmentelleno& o cuando el diámetro de la tu"ería es muy grande. Uno de losincon+enientes de la fórmula es que sólo tiene en cuenta un coeficiente derugosidad )n* o"tenido empíricamente& y no las +ariaciones de +iscosidad conla temperatura. La expresión es la siguiente'

h = 10,% * .2 * (Q2/D5,%%) * L

(n donde'


n' coeficiente de rugosidad )adimensional*


' caudal )m/ ,s*



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(l cálculo del coeficiente de rugosidad $n$ es complejo& ya que no existe unmétodo exacto. ;ara el caso de tu"erías se pueden consultar los +alores de $n$en ta"las pu"licadas. %lgunos de esos +alores se resumen en la siguienteta"la'

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING DE MATERIALES

Material n Material n

Plástico (PE, PVC) 0,006-0,010 Fundición 0,01#-0,015

Poli2ster reforado con

fi!ra de "idrio0,00* +or'ión 0,01#-0,013

&cero 0,010-0,011+or'ión re"estido con

unita0,016-0,0##

+ierro al"aniado 0,015-0,0134e"esti'iento

!itu'inoso0,01-0,016

ae.-Wiias (105)(l método de Eazen!illiams es +álido solamente para el agua que fluye en lastemperaturas ordinarias )F G5 -F G5*. La fórmula es sencilla y su cálculo essimple de"ido a que el coeficiente de rugosidad $5$ no es función de la+elocidad ni del diámetro de la tu"ería. (s 0til en el cálculo de pérdidas decarga en tu"erías para redes de distri"ución de di+ersos materiales&especialmente de fundición y acero'

h = 10,67& * Q1,852/(31,852* D&,871) * L

(n donde'


' caudal )m/ ,s*

5' coeficiente de rugosidad )adimensional*



(n la siguiente ta"la se muestran los +alores del coeficiente de rugosidad deEazen!illiams para diferentes materiales'

COEFICIENTE DE HAZEN-ILLIAMS !ARA ALGUNOS MATERIALES

Material C Material C

&s!esto ce'ento 1%0 +ierro al"aniado 1#0


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atón 10-1%0 Vidrio 1%0

adrillo de sanea'iento 100 Plo'o 10-1%0

+ierro fundido, nue"o 10 Plástico (PE, PVC) 1%0-150

+ierro fundido, 10 aos de edad 103-11 $u!er7a lisa nue"a 1%0

+ierro fundido, #0 aos de edad 8*-100 &cero nue"o 1%0-150

+ierro fundido, 0 aos de edad 35-*0 &cero 10

+ierro fundido, %0 aos de edad 6%-8 &cero rolado 110

Concreto 1#0-1%0 ata 10

Co!re 10-1%0 .adera 1#0

+ierro dctil 1#0 +or'ión 1#0-1%0

4cie.i (125)#e emplea para tu"erías de fi"rocemento. La fórmula es la siguiente'

h = ,8& * 10-& * (Q1,786/D&,786) * L

(n donde'

h' pérdida de carga o energía )m*

' caudal )m/ ,s*



4cbey (1%1)#e emplea fundamentalmente en tu"erías de aluminio en flujos en la zona detransición a régimen tur"ulento. (n el cálculo de tu"erías en riegos poraspersión hay que tener en cuenta que la fórmula incluye tam"ién las pérdidasaccidentales o singulares que se producen por acoples y deri+aciones propiasde los ramales& es decir& proporciona las pérdidas de carga totales. Le ecuaciónes la siguiente'

h = &,08 * 10-% * * (Q1,/D1,1) * L

(n donde'


B' coeficiente de rugosidad de #co"ey )adimensional*


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' caudal )m/ ,s*



#e indican a continuación los +alores que toma el coeficiente de rugosidad $B$para distintos materiales'

er.esse-Daei

#e emplea para tu"erías de ;?5 y para H =A

@ 1e @ =AI

'h = ,2 * 10-& * (Q1,8/D&,8) * L

(n donde'

h' pérdida de carga o energía )m*

' caudal )m/ ,s*



9r:i:as :e carga e. si.g;ari:a:es%demás de las pérdidas de carga por rozamiento& se producen otro tipo depérdidas que se originan en puntos singulares de las tu"erías )cam"ios dedirección& codos& juntas...* y que se de"en a fenómenos de tur"ulencia. Lasuma de estas pérdidas de carga accidentales o localizadas más las pérdidaspor rozamiento dan las pérdidas de carga totales.

#al+o casos excepcionales& las pérdidas de carga localizadas sólo se puedendeterminar de forma experimental& y puesto que son de"idas a una disipaciónde energía moti+ada por las tur"ulencias& pueden expresarse en función de laaltura cinética corregida mediante un coeficiente empírico )B*'

h = * (v2 / 2g)

(n donde'

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE SCOBE" !ARA ALGUNOS MATERIALES

Material # Material #

&cero al"aniado con aco9les 0,%# &cero nue"o 0,6

&lu'inio 0,%0 Fi!roce'ento 9lásticos 0,#


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B' coeficiente emp89:rico )adimensional*

+' +elocidad media del flujo )m,s*

)m,s-*

(l coeficiente $B$ depende del tipo de singularidad y de la +elocidad media enel interior de la tu"ería. (n la siguiente ta"la se resumen los +alores

aproximados de $B$ para cálculos rápidos'

$ALORES DEL COEFICIENTE # EN !%RDIDAS SINGULARES

A&&i'ente # LD

Vál"ula esférica (total'ente a!ierta) 10 50

Vál"ula en ánulo recto (total'ente a!ierta) 5 135

Vál"ula de seuridad (total'ente a!ierta) #,5 -

Vál"ula de retención (total'ente a!ierta) # 15

Vál"ula de co'9uerta (total'ente a!ierta) 0,# 1Vál"ula de co'9uerta (a!ierta :%) 1,15 5

Vál"ula de co'9uerta (a!ierta 1:#) 5,6 160

Vál"ula de co'9uerta (a!ierta 1:%) #% *00

Vál"ula de 'ari9osa (total'ente a!ierta) - %0

$ 9or salida lateral 1,80 63

Codo a *0; de radio corto (con !ridas) 0,*0 #

Codo a *0; de radio nor'al (con !ridas) 0,35 #3

Codo a *0; de radio rande (con !ridas) 0,60 #0

Codo a %5; de radio corto (con !ridas) 0,%5 -

Codo a %5; de radio nor'al (con !ridas) 0,%0 -

Codo a %5; de radio rande (con !ridas) 0,5 -

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