Cavitación

ÍNDICE

¿Qué es la cavitación?...................................................................................................... 01

Tipos de cavitación……………………………………………………………………………... 2-3

Efecto y consecuencias de la cavitación en las turbomáquinas…………………………... 4-5

Lugares de posible aparición de la cavitación…………………………………………………. 6

Técnicas de detección de la cavitación………………………………………………………. 6-7

La cavitación en las bombas………………………………………………………………….. 8-9

Definiciones de NPSH disponible y requerido. Factores que influyen en el NP SH… 10-11

Curvas altura de elevación – NP SH disponible…………………………………………. 12-13

Curvas NPSH requerido – Caudal………………………………………………………… 13-14

Efectos de la cavitación en las curvas características según el tipo de bomba………….. 14

Índice de aspiración……………………………………………………………………... 14-16-17

La cavitación en las turbinas………………………………………………………………...18-19

Mínima presión a la salida del rodete…………………………………………………………. 20

Emplazamientos de turbinas: sumergencia…………………………………………………... 21

NTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo tiene como objetivo comprender el fenómeno de la Cavitación, el cual se analizará durante el desarrollo del trabajo. Se desea comprender como se produce dicho fenómeno y el aspecto dañino que ocasiona en bombas y turbinas.

Nos interesará conocer los lugares más propensos de las turbomáquinas donde se origina la cavitación, el tipo de daño causado, los efectos y consecuencias. Así mismo, se tratará la técnica de detección de dicho fenómeno, algo que el ingeniero necesita controlar para alargar la vida útil de la máquina.

Se podrá detallar los daños ocasionados y la formación de burbujas según el tipo de cavitación y las consecuencias generales en las distintas turbomáquinas.

DESARROLLO

¿Que es la Cavitación?

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. Puede definirse como la formación y posterior colapso (implosión) de burbujas de gas (cavidades) en el seno de un líquido. El gas puede ser aire, vapor del propio líquido u otro gas disuelto en el líquido considerado. La cavitación puede aparecer en líquidos en reposo o en movimiento, siendo la única condición necesaria el alcanzar el estado de equilibrio líquido-vapor. En líquidos en reposo, se puede lograr por medio de un aumento en la temperatura por transferencia de calor. Para líquidos en movimientos se puede lograr por medio de una disminución local de presión por aumento de la velocidad, y las burbujas generadas son transportadas agua abajo por la corriente hasta zonas donde la presión es más alta, dando lugar al brusco colapso de las mismas.

Este fenómeno tiene dos fases:

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

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

Líquido Vapor Líquido nuevamente

Tipos de Cavitación

Se puede clasificar la cavitación según la forma en que se produce, según el grado de desarrollo de la misma y según la forma de manifestarse macroscópicamente.

a) Según la forma de producirse la cavitación se distinguen los siguientes tipos:

- Cavitación de vapor: debida a la disminución local de la presión en el seno de un líquido. Puede ser hidrodinámica creada por depresiones locales debidas a la aceleración del fluido, o acústica, debidas a ondas de presión transmitidas en el fluido.

- Cavitación gaseosa: ocasionada por la introducción desde el exterior de energías en puntos del líquido (aumento de la temperatura, inducir vibración local de las partículas, etc.). Se habla entonces de cavitación óptica o cavitación de partículas.

b) Según el grado de desarrollo, se distinguen:

- Cavitación incipiente: es una etapa inicial de la cavitación en la que empieza a ser visible la formación de las burbujas.

- Cavitación desarrollada: se trata de una etapa en la que se tiene un número de burbujas lo suficientemente elevado como para producir una modificación del campo hidrodinámico.

- Supercavitación: cuando se tiene una superficie sólida sumergida, la cavitación se extiende ocupando en su totalidad dicha superficie.

- Cavitación separada: etapa final de la cavitación, cuando está próxima a desaparecer. Se produce normalmente en las zonas de estela y su importancia es mucho menor que las anteriores.

c) Según su manifestación macroscópica (morfología), se pueden distinguir las siguientes:

- Cavitación de burbujas aisladas: cuando el número de burbujas es muy denso da lugar a la llamada cavitación de nube.

- Cavitación de lámina.

- Cavitación de vórtice.

- Cavitación de estría: es un tipo de cavitación de burbujas, en la que la nucleación de las mismas se produce siguiendo una línea.

Efectos y Consecuencias de la cavitación en las Turbomáquinas.

- Bloqueo: la aparición de burbujas hace que la sección del paso del flujo disminuya. Este hecho hace que el flujo se acelere y, por tanto, la presión disminuya más todavía.

- Pérdida de prestaciones: es uno de los efectos estáticos más negativos de la cavitación. Por ejemplo, la curva característica de una bomba en la que aparece cavitación cae bruscamente a altos caudales.

- Inestabilidades (Carga parcial): cuando una bomba opera a bajos caudales aparece un fenómeno altamente no estacionario en la zona de succión de la bomba. Se produce una recirculación del flujo, con zonas sometidas a flujo reverso. Los patrones de velocidad muestran una componente axial

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