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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
HIDRÁULICA

PÉRDIDAS LOCALIZADAS
Catedrático:
Ing. Juan Carlos Hernández Canales

DILATACIÓN SÚBITA
Al fluir un fluido de un conducto menor a uno mayor a través de una dilatación súbita, su velocidad disminuye
abruptamente, ocasionando una turbulencia que genera una pérdida de energía (véase la Figura 1). Lacantidad de
turbulencia, y por consiguiente, la cantidad de pérdida de energía, depende de la relación de los tamaños de los dos
conductos.

Figura 1. Dilatación súbita

Figura 2. Coeficiente de resistencia – Dilatación súbita La pérdida menor se calcula de la ecuación:
1

Donde v1 es la velocidad del flujo promedio en el conducto menor que está delante de la dilatación. Las pruebas handemostrado que el valor de coeficiente de pérdida K depende tanto de la proporción de los tamaño de los dos
conductos como de la magnitud de la velocidad de flujo. Esto se ilustra gráficamente en la Figura 2 y en forma tabular en
la Tabla 1.
Al hacer ciertas suposiciones de simplificación respecto del carácter de la corriente de flujo al expandirse a
través de una dilatación súbita, es posible predeciranalíticamente el valor de K a partir de la siguiente ecuación:

Los subíndices 1 y 2 se refieren a las secciones menores y mayores, respectivamente, como se muestra en la
Figura 1. Los valores para K de esta ecuación concuerdan con los datos experimentales cuando la velocidad v1 es
aproximadamente 1.2 m/s.

Tabla 1. Coeficientes de resistencia – Dilatación súbita -

DILATACIÓN GRADUAL
Si latransición de un conducto menor a uno mayor puede hacerse menos abrupta que la dilatación súbita de
bordes cuadrados, la pérdida de energía se reduce. Esto normalmente se hace colocando una sección cónica entre los
dos conductos, como se muestra en la Figura 3. Las paredes en pendiente del cono tienden a guiar el fluido durante la
desaceleración y expansión de la corriente de flujo.

Figura 3. Dilatacióngradual
La pérdida de energía para una dilatación gradual se calcula a partir de:
2

Donde v1 es la velocidad del conducto menor que está delante de la dilatación. La magnitud de K depende tanto de la
proporción de diámetro D2/D1 como del ángulo de cono θ. En la Figura 4 y en la Tabla se dan varios valores de θ y D2/D1

Figura 4. Coeficiente de resistencia – Dilatación gradual La pérdida deenergía calculada de la ecuación anterior no incluye la pérdida debido a la fricción en las paredes
de la transición. Para ángulos de cono relativamente empinados, la longitud de transición es corta y por lo tanto, la
pérdida de fricción de la pared es despreciable. Sin embargo, al disminuir el ángulo del cono, la longitud de transición se
incrementa y la fricción de la pared se hace significativa.Tomando en cuenta tanto la pérdida de fricción de la pared
como la pérdida debido a la dilatación, podemos obtener la pérdida de energía mínima con un ángulo de cono de
aproximadamente 7o.

3

Tabla 2. Coeficiente de resistencia – Dilatación gradual –

CONTRACCIÓN SÚBITA
La pérdida de energía debido a una contracción súbita, como la esbozada en al Figura 5, se calcula a partir de

Donde v2 es lavelocidad en la corriente hacia abajo del conducto menor a partir de la contracción. El coeficiente de
resistencia K depende de la proporción de los tamaños de los dos conductos y de la velocidad de flujo, como se muestra
en la Figura 6 y la Tabla .

Figura 5. Contracción súbita

Figura 6. Coeficiente de resistencia – Contracción súbita 4

Tabla 3. Coeficientes de resistencia – Contracción súbita–

Figura 7. Vena contracta formada en una contracción súbita

El mecanismo mediante el cual se pierde energía debido a una contracción súbita es bastante complejo. La
Figura 7 ilustra lo que sucede al converger la corriente de flujo. Las líneas de la figura representan las trayectorias de las
diversas partes de la corriente de flujo llamadas líneas de trayectoria. Al aproximarse las líneas de...