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8/15/2019 INFORME DIAPOSITIVAS.docx

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INTRODUCCIÓN

La cavitación o aspiración en vacío es un efecto hidrodinámico que se produce cuandoel agua o cualquier otro fluido pasa a gran velocidad por una arista, produciendo una

descompresión del fluido. Ocurre que se alcanza la presión de vapor del líquido de talforma que las moléculas que lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor,formándose burbujas o, más correctamente, cavidades. Las burbujas formadas viajan azonas de maor presión e implotan !el vapor regresa al estado líquido de manera s"bita,aplastándose bruscamente las burbujas# produciendo una estela de gas un rápidodesgaste de la superficie que origina este fenómeno.

La implosión causa ondas de presión que viajan en el líquido. $stas pueden disiparse enla corriente del líquido o pueden chocar con una superficie. %i la zona donde chocan lasondas de presión es la misma repetidas veces, el material tiende a debilitarsemetal"rgicamente se inicia una erosión que, además de da&ar la superficie, provoca

que ésta se convierta en una zona de maor pérdida de presión por ende como un focode formación de burbujas de vapor. %i las burbujas de vapor se encuentran cerca o encontacto con una pared sólida cuando implosionan, las fuerzas ejercidas por el líquido alaplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a presiones localizadas mu altas,ocasionando picaduras sobre la superficie sólida. $l fenómeno generalmente vaacompa&ado de ruido vibraciones, dando la impresión de grava que golpea en lasdiferentes partes de la máquina o del tubo.

$n el presente trabajo se mencionará algunos aspectos principales de la cavitación entuberías bombas hidráulicas desde un punto general.

HIDRAÚLICA AVANZADA - UNC Página 1


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OBJETIVOS:

GENERAL

'('L)*'+ $L $(-$(O /$ 0'1)2'0)-(



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EL FENÓMENO DE CAVITACIÓN

La cavitación es un fenómeno físico que se produce cuando la presión del agua ocualquier otro fluido disminuen por debajo de la presión de vapor del fluido a latemperatura de proceso.

'l originarse la cavitación las moléculas que componen el fluido cambian de estadolíquido a estado vapor se generan burbujas de vapor que son mu da&inas para losequipos de impulsión como hélices bombas.



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$n caso de las bombas, normalmente la cavitación se origina a la entrada de las bombasdebido a que en ese punto la presión es bastante baja.

$n la siguiente tabla se puede consultar, para el caso del agua, los valores del pesoespecífico !< en =g!fuerza#>dm?# de la presión de vapor !8v#, también llamado tensiónde vapor !2v e;presado en =g!fuerza#>cm@# para distintas temperaturas del aguaA



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$l problema para las tuberías reside en el colapso de las burbujas, lo cual se puedeobservar en los siguiente gráficosA

La cavitación puede ocurrir en cualquier punto de baja presión en la instalación comoA %ifones invertidos 1álvulas parcialmente cerradas !estrangulamiento de la sección# 'spiración de bombas

$l efecto que produce sonA /estructivos, al superar el límite elástico del material en las paredes, se observa

un efecto parecido a un granallado en las paredes. $nergéticos !cambio de fase consume energía# 1ibraciones +uido $s visible !vapor de agua es blanco#

ALTURA NETA POSITIVA EN LA ASPIRACIÓN-NPSH!'ltura (eta 8ositiva en la 'spiración#

NPSH también conocido comoA (et 8ositive %uction 4ead, también conocido como'(8' !'ltura (eta 8ositiva en la 'spiración# 0(8' !0arga (eta 8ositiva en'spiración#. $s la caída interna de presión que sufre un fluido cuando este ingresa alinterior de una bomba centrífuga. 0uando el fluido ingresa a una bomba centrífuga, lohace siempre por el centro del rodete impulsor, lugar en donde toma contacto con las

paletas de dicho rodete para ser luego impulsado hacia la periferia de la bomba. 8ero, alhacer contacto con dicha paletas, el fluido sufre lo que se denomina B$fecto de la 8roa

de uhrmannB. $ste efecto, establece que el fluido, que a ha pasado por las pérdidas defricción de accesorios del sistema de tuberías, a"n contin"a perdiendo presión esta vez



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dentro de la bomba centrífuga, al reacomodarse al contorno de la paleta, en cua puntael fluido choca contra el e;tremo, se reacomoda rápidamente, aumenta su velocidad,

por ende disminue su presión. Otro factor que determina esta caída de presión es elhecho de que el flujo ingresa al centro del rodete de forma a;ial, se debe reorientar

para seguir el contorno de las paletas.

La (8%4 es un parámetro importante en el dise&o de un circuito de bombeoA si la presión en el circuito es menor que la presión de vapor del líquido, éste entrará en algo parecido a la ebulliciónA se vaporiza, produciéndose el fenómeno de cavitación, que puede dificultar o impedir la circulación de líquido, causar da&os en los elementos delcircuito.

DETERMINACIÓN DEL VALOR DE MNIMA PRESIÓN EN LA ESTACIÓNDE BOMBEO

%ucción negativa succión positiva ejercida por una bomba


https://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_hidr%C3%A1ulicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ebullici%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Cavitaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ebullici%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Cavitaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_hidr%C3%A1ulica


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$l punto de mínima presión se localiza en la bomba, justo en el interior del rodete!después de producirse las pérdidas por choque#



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'plicando la ecuación de 3ernoulli entre el punto de aspiración la entrada al rodete



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CURVAS !UE RESULTAN DE APLICAR LA ECUACIÓN DE BERNOULLI ENBOMBAS

(8%4 /)%8O()3L$

'grupa a los factores que dependen de la instalación de la bomba

(8%4 +$C6$+)/'

'grupa a los factores que dependen de la bomba



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$n las instalaciones de bombeo se debe tener en cuenta la (8%4 referida a la aspiraciónde la bomba, distinguiéndose dos tipos de (8%4A

NPSH "#$%#"i&aA $s la (8%4 mínima que se necesita para evitar la cavitación./epende de las características de la bomba, por lo que es un dato que debe proporcionar

el fabricante en sus curvas de operación.

/ondeA

H'A $s la 'ltura mínima necesaria a la entrada del rodete en m.c.l !metros de columnade líquido#.

A $s la presión cinética correspondiente a la velocidad de entrada del líquido en la boca de aspiración, en m.c.a. !para 1a en m>s#.

NPSH &i()*ni+,#A /epende de las características de la instalación del líquido a bombear.



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/ondeA

A $s el peso específico del líquido !(>m?#.

8a A $s la presión en el nivel de aspiración, en 8a4a A $s la altura geométrica de aspiración en m.c.l.hf A $s la pérdida de carga en la línea de aspiración, en m.c.l.8v A $s la presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo, en 8a

La (8%4 disponible debe ser maor que la (8%4 requerida para evitar la cavitación.Las causas más frecuentes de que esta condición no se cumpla son dosA

'umento de la pérdida de carga en la línea de aspiración, bien por obstrucción

de la tubería o filtro de aspiración, bien por funcionamiento de la bomba con laválvula de aspiración semicerrada.

'umento de la presión de vapor del líquido al aumentar su temperatura, por

ejemplo si el líquido a bombear se refrigera previamente, esta refrigeraciónfalla.

'ltura de aspiraciónA /iferencia entre la cota de eje bomba la de la lámina de

agua



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La altura de aspiración !4a# es la altura geométrica medida desde el nivel mínimo delagua hasta el eje de la bomba, mientras que la altura de impulsión !4 i# es la alturageométrica medida desde el eje de la bomba hasta el nivel má;imo de elevación.



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3ásicamente, en el orden práctico la cavitación dependerá de.

∗ Las condiciones de aspiración.∗ $nergía cinética que posee el fluido a la entrada del rodete.∗

2rabajo necesario para vencer el rozamiento e;istente a la entrada de la bombahasta el punto de mínima presión.

F%nci*na.i#nt* %na +*.+a #n cavitación∗ ' medida que una bomba aumenta su caudal de bombeo nos acercamos más a

las condiciones de cavitación.$jemplosA

D

@.



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@.



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CONDICIONES DE NO CAVITACIÓN

6na bomba no cavita si para el punto de funcionamiento de la instalación cumple con lasiguiente relaciónA

(8%4/ E (8%4+



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0'1)2'0)-( $( 263$+)' !%)-(#



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%iempre que la tubería queda por encima de la línea de gradiente !línea piezométrica#ha presión negativa. $n la figura se observa un estrechamiento en la tubería, se

produce aumento de la velocidad por consiguiente debe haber una disminución de la presión. %i el estrechamiento es mu grande, como el mostrado en la figura, la línea degradiente queda por debajo de la tubería se produce presión negativa. $n la figura seobserva una tubería que une dos estanques que por alguna razón, que podría ser detipo topográfico, tiene un tramo alto que queda sobre la línea de gradiente a este sistemahidráulico se le denomina sifón, donde 4 es la carga.

La línea de gradiente está representada apro;imadamente por la línea recta que une lassuperficies libres de los estanques !en realidad la línea de gradiente no es recta, pues latubería no lo es# todo el tramo que está sobre la línea de gradiente tiene presiónnegativa. $n los puntos de intersección entre la línea de gradiente la tubería la presiónes cero. /ebe tenerse presente que hablamos de presiones relativas, por lo tanto B

presión ceroB significa B presión atmosféricaB Bpresión negativaB significa B presiónmenor que la atmosféricaB.$n el tramo de tubería en el que la presión es menor que la atmosfera se libera al airecontenido en el agua si la velocidad no es suficientemente grande el aire quedaretenido en la parte superior de la tubería impidiendo la normal circulación del agua.%i la presión disminue mucho aparece vapor de agua el problema se agrava, por lotanto un sifón debe dise&arse de modo que la presión este siempre por encima de la

correspondiente a la formación de vapor a la temperatura del agua.8ara el cálculo del sifón se aplica la ecuación de laenergía entre ' 0.$l má;imo valor de z depende del valor que seadmite para la presión absoluta en 0. ' fin deevitar la discontinuidad en el escurrimiento por desprendimiento de vapor, esta presión no debe ser inferior a la vaporización del fluido a la temperatura de operación del sistema. $n 0 sedebe tener un valor de la velocidad que sea lo suficientemente alto como para arrastrar las burbujas de aire.



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%e debe procurar que en el tramo ascendente de la tubería las pérdidas de carga seanmínimas, si hubiera que instalar una válvula de control debe hacerse en el tramodescendente.

Si0ón n*".a, c*n&%cción1



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Si0ón inv#"ti&* c*n&%cción1

SOLUCIONES A LA CAVITACIÓN



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0errando parcialmente la válvula de regulación

+educir el caudal de funcionamiento

/isminuir la altura de aspiración

/isminuir las pérdidas en la aspiración, revisando sobre todo los elementos

accesorios

+educir la velocidad de giro del rodete

1igilar las condiciones de entrada de la bomba, evitando la presencia de

vorticidades

)nectar aire en la boca de aspiración

'&adir un inductor a la entrada del rodete !peque&o incremento de presión que

produce#

%eleccionar una bomba de mejores características frente a la cavitación.

8+O3L$'%

8+O3L$' D. $n el siguiente gráficoA



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a# 4allar la velocidad de salida 1c la presión manométrica en 3.

b# 4allar la altura má;ima del punto 3 antes que se produzca cavitación.



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R#(*,%ción



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8+O3L$' @. $n la instalación de la figura se observa que la bomba empieza a cavitar cuando en el depósito la presión es 8/ E JDMNFF 8a el caudal que circula es CE F.Hm?>s. La presión atmosférica es 8at E DFF =8a la presión de vapor de agua es 8vE F.@

bar. La tubería de aspiración tiene una longitud LE m, un díametro /EF.H m un parámetro de fricción fEF.F@. $n dicha tubería ha una válvula antirretorno un codocuos coeficientes de pérdidas son PvEH PcED respectivamente. La brida de

aspiración de la bomba está situada a *EQ m por encima de la superficie libre deldepósito. %e pide hallar la (8%4 disponible en estas condiciones.



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R#(*,%ción

'($:O%A

D. O2OR+'S' (TDA 3urbujas de agua en una bomba hidráulica.



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@. O2OR+'S' (T@A %ifón de conducción.



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BIBLIOGRAFIA

D. $0'()0' /$ L6)/O%. )+1)(R %4'$%.

@. 8+O3L$'% /$ 4)/+'6L)0' )). L'*'+O LO8$*'(/+$% , 6()1$+%)/'/ /$ 'L)0'(2$. $/)0)O($%, @FF.

?. '(6'L 8'+' L'3O+'2O+)O% /$ 4)/+'6L)0' /$ )(R$()$+)'0)1)L 9'1)$+ $+('(/$* '+2)($* , 6()1$+%)/'/ /$ R+'('/',DMM, DMF pág.

Q. '(6'L /$ )(R$()$+)' 4)/+'6L)0'. '+'(/O 0O62)(4O /$L$(0'%2+$, 6()1$+%)/'/ 863L)0' /$ ('1'++', DMMU. NNQ págs.$ditorialA 6()1$+%)/'/ 863L)0' /$ ('1'++'

H. 4)/+V6L)0' /$ 263$+)' 7 0'('L$%. '+26+O +O04'.

N. 4)/+V6L)0' /$ 0'('L$% '3)$+2O%. +)04'+/ 4. +$(04.0R+'WJ4)LL.

. 4)/+V6L)0' /$ 0'('L$% '3)$+2O%. 1$( 2$ 04OW.

U. 2$%)% 0'+'02$+)*'0)-( 8'+'X2+)0' /$ +$%'L2O%4)/+V6L)0O% L)3+$% 7 %6$+R)/O% ' 8'+2)+ /$ $/)/'% /$1$LO0)/'/$% )(%2'(2V($'% 0O( $C6)8O /O88L$+. '+S' /$L0'+$( V+C6$* 6L$+O. 6()1$+%)/'/ 8OL)2X0()0' /$0'+2'R$('.


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