Cavitacion

C A V I T A C I Ó N

¿Qué es?

La cavitación es un fenómeno físico, mediante el cual un líquido, en determinadas condiciones, pasa a estado gaseoso y unos instantes después pasa nuevamente a estado líquido.

Este fenómeno tiene dos fases:

Fase 1.-- Cambio de estado líquido a estado gaseoso.

Fase 2.-- Cambio de estado gaseoso a estado líquido.

Se define como la vaporización local de un líquido debido a las reducciones de presión, se caracteriza por la formación de burbujas de vapor, en el interior, o en las proximidades de una vena de fluido. El punto en el que el flujo del líquido en la bomba desaparece, se llama: Punto de Corte.

Conforme una burbuja se mueve del área de baja presión en la emisión, al área del presión en los extremos de las alabes la burbuja se deshace, golpeando fuertemente al alabe, produciéndole picaduras que varían en intensidad.

Causas

Una disminución general de la presión en la bomba puede ser ocasionada por

Un incremento en la elevación estática de succión, permitida, es decir, elevación estática de succión excesiva

Una disminución en la presión atmosférica debido a un aumento de altitud sobre nivel del mar.

Una disminución en la presión absoluta del sistema tal como se presenta cuando se bombea de un recipiente donde existe vacío

Un incremento en la temperatura del líquido bombeado, ya que al aumentar la presión de vapor, es menor la diferencia entre esta y la presión de la bomba

Una desviación del flujo de su trayectoria normal tal como: vueltas, ampliaciones, reducciones, todas ellas bruscas.

¿Cuándo puede haber cavitación?

La cavitación es un fenómeno muy frecuente en sistemas hidráulicos donde se dan cambios bruscos de la velocidad del líquido.

Ejemplos

En partes móviles:

Álabes de turbinas

Rodetes de bombas

Hélices de barcos

En partes no móviles:

Estrangulamientos bruscos

Regulación mediante orificios

En válvulas reguladoras

¿Cuáles son los efectos de la cavitación?

Efectos:

Ruidos y golpeteos.

Vibraciones.

Erosiones del material (daños debidos a la cavitación).

Daños típicos de la cavitación

Cavitación en una válvula de mariposa.

Tiempo en funcionamiento: 2 años

Grado de apertur del disco:

aproximadamente.- 30°

Cavitación en una válvula de compuerta.

La válvula de compuerta no ha estado completamente cerrada y en la sección de paso la velocidad ha sido muy alta. Después de tres meses de funcionamiento el cuerpo de la válvula.

Cavitación en el pistón de una válvula de paso anular.

Pueden aparecer daños por cavitación debido a un mal dimensionado de una válvula reguladora.

¿Cómo aparece la cavitación?

Un líquido se evapora cuando la energía no es suficiente para mantener las moléculas unidas, entonces estas se separan unas de otras y aparecen burbujas de vapor.

¿Cuándo aparece la cavitación?

Condiciones esenciales:

Alta presión diferencial

Baja contrapresión

Alta velocidad del fluido

¿Cómo puede evitarse la cavitación?

La cavitación es un efecto físico cuya aparición depende de las condiciones de funcionamiento. Por tanto, cuando se proyecta una instalación debe intentarse que no aparezca la cavitación o que sus efectos sean los menores posibles.

De cualquier manera la instalación debe ser efectiva y para ello es necesario elegir las válvulas apropiadas.

Son aplicables los siguientes principios:

Recomendaciones:

Utilice las válvulas de compuerta y mariposa solo para trabajar en posición completamente abierta o cerrada y no en posiciones intermedias.

Las válvulas de paso anular son válvulas de control, pero deben ser elegidas en función de las condiciones de trabajo (ej. De corona de aletas o de cilindros ranurados).

Para operar en condiciones extremas donde no podemos controlar la cavitación ni con válvulas especiales, la regulación debe hacerse paso a paso(ej. orificio para contrapresión) o mediante la admisión de aire en el punto de regulación

http://www.agronoms.cat/media/upload/editora_24/Cavitacion%20espa%C3%B1ol%202_editora_241_90.pdf (18/02/14)

V E N T U R I

¿Qué es el Tubo Venturi?

“El Tubo Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido. En esencia, consta de una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección estrecha; así, al colocar un manómetro ó instrumento registrador en la garganta se mide la caída de presión y hace posible calcular el caudal instantáneo”.

Este elemento primario de medida se inserta en la tubería como un tramo de la misma, se instala en todo tipo de tuberías mediante bridas de conexión adecuadas. El Venturi tiene una sección de entrada de diámetro igual al diámetro de conducción de la tubería a la cual se conecta.

La sección de entrada conduce hacia un cono de convergencia angular fija, terminando en una garganta de un diámetro más reducido, se fabrica exactamente según las dimensiones que establece su cálculo, la garganta se comunica con un cono de salida o de descarga con divergencia angular fija, cuyo diámetro final es habitualmente igual al de entrada.

Es en este punto donde se conecta a la toma de alta presión del transmisor la conexión de la toma de baja presión se realiza en la garganta mediante un dispositivo similar, la diferencia entre ambas presiones sirve para realizar la determinación del caudal.

El tubo Venturi se fabrica con materiales diversos según la aplicación de destino, el material más empleado es acero al carbono, también se utiliza el latón, bronce, acero inoxidable, cemento, y revestimientos de elastómeros para paliar los efectos de la corrosión.

El tubo Venturi ofrece ventajas con respecto a otros captadores, como son:

Menor pérdida de carga permanente, que la producida por del diafragma y la tobera de flujo, gracias a los conos de entrada y salida.

Medición de caudales superiores a un 60% a los obtenidos por el diafragma para la misma presión diferencial e igual diámetro de tubería.

El Venturi requiere un tramo recto de entrada más corto que otros elementos primarios.

Facilidad para la medición de flujo de líquidos con sólidos en suspensión.

http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/Modulo_05/detectores/venturi/ (18/02/14)

Aplicaciones relación con la fórmula de Bernoulli

Las aplicaciones son las del efecto Venturi.

El efecto Venturi se trata de que un caudal de agua, al pasar por un canal de menor diámetro, aumenta la velocidad, y a la vez disminuye la presión dentro del canal. La presión disminuye por la conservación de la energía, porque la energía cinética aumenta, entonces el caudal ejerce una fuerza hacia el perímetro del canal, para liberarse de la energía extra, y por eso la presión dentro del canal disminuye.

En general, nos podemos referir no solo al agua sino que a cualquier fluido, y a distintas formas de canal

Las aplicaciones son las siguientes:

- Aeronáutica

- Motores

- Equipos ozonificadores de agua

- Tubos de Venturi

La ecuación, el comportamiento del tubo de Venturi es la ecuación de Bernoulli, que dice lo siguiente

donde:

En la ecuación de Bernoulli intervienen los parámetros siguientes:

: Es la presión estática a la que está sometido el fluído, debida a las moléculas que lo rodean

: Densidad del fluído.

: Velocidad de flujo del fluído.

: Valor de la aceleración de la gravedad ( en la superficie de la Tierra).

: Altura sobre un nivel

Aplicabilidad

Esta ecuación se aplica en la dinámica de fluídos. Un fluído se caracteriza por carecer de elasticidad de forma, es decir, adopta la forma del recipiente que la contiene, esto se debe a que las moléculas de los fluídos no están rígidamente unidas, como en el caso de los sólidos. Fluídos son tanto gases como líquidos.

Para llegar a la ecuación de Bernoulli se han de hacer ciertas suposiciones que nos limitan el nivel de aplicabilidad:

El fluído se mueve en un régimen estacionario, o sea, la velocidad del flujo en un punto no varía con el tiempo.

Se desprecia la viscosidad del fluído (que es una fuerza de rozamiento interna).

Se considera que el líquido está bajo la acción del campo gravitatorio únicamente.

Efecto Bernoulli

El efecto Bernoulli es una consecuencia directa que surge a partir de la ecuación de Bernoulli: en el caso de que el fluído fluja en horizontal un aumento de la velocidad del flujo implica que la presión estática decrecerá.

Un ejemplo práctico es

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