Al fluir un fluido de un conducto menor a uno mayor a través de una dilatación súbita, su velocidad disminuye abruptamente, ocasionando una turbulencia, y por consiguiente, la cantidad de perdida de energía, depende del cociente de los tamaños de los dos conductos.
La menor perdida se calcula con la ecuación:
Donde v1 es la velocidad de flujo promedio en el conducto menor que esta delante de la dilatación. Las pruebas han mostrado que el valor del coeficiente de perdida “k” depende tanto de la proporción de los tamaños de los dos conductos como de la magnitud de la velocidad de flujo. Al hacer ciertas suposiciones de simplificación respecto del carácter de la corriente de flujo al expandirse a través de una dilatación súbita, es posible predecir analíticamente el valor de “k” a partir de la siguiente ecuación:
Los subíndices 1 y 2 se refieren a las secciones menores y mayores, respectivamente. Los valores para “k” de esta ecuación concuerdan con los datos experimentales cuando la velocidad v1 es aproximadamente 1.2m/s. A velocidades mayores, los valores reales de “k” son menores que los valores teóricos. Recomendamos que se usen los valores experimentales si se conoce la velocidad de flujo.
EJEMPLO DE APLICACIÓN Determine la perdida de energía que ocurrirá al fluir 10L/min de agua a través de una dilatación súbita proveniente de un tubo de cobre de 1 pulg. a un tubo de 3 pulg. (tipo K)
Solución. Usando el subíndice 1 para la sección delantera de la dilatación y 2 para la sección corriente debajo de la dilatación, obtenemos:
Para encontrar un valor de k, se requiere la proporción del diámetro, entonces tendremos:
De la figura 5-7 obtenemos k= 0.72, por lo que tendremos:
Este resultado indica que 0.40N*m de energía se disipa de cada newton de agua que fluye a través de una dilatación súbita.
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