FENÓMENO DE
CAVITACIÓN
Luis Antonio Castillón Sepúlveda 13300419
Carla Andrea Viloria Rodríguez 13300713
Itzel Abigail Miranda Alejo 14100435
Esli Magdalena Pérez Prudencio 14100461
Daniela Jacqueline Peña Cervantes 14100609
4ºC
INTRODUCCIÓN:
El fenómeno de cavitación es un fenómeno físico que
consiste en la formación de burbujas en el fluido
(líquido), debido a una depresión que se encuentra por
debajo del punto de saturación (presión de vapor)
propio del fluido que se bombea.
Durante la presentación se conocerán los conceptos
básicos, características, efectos y consecuencias mas
comunes del fenómeno de cavitación.
ANTECEDENTES:
Los principales aportadores a los conocimientos
actuales del fenómeno de cavitación, Fueron; Euler y
Reynolds, ya que con los trabajos de Euler (1754) se
iniciaron los estudios sobre la cavitación en hélices y
barcos, pero su importancia en la industria no fue
marcada hasta mediados del siglo XIX, cuando
Reynolds(1873) investigo sus efectos sobre las hélices.
DEFINICIÓN:
Es un efecto hidrodinámico que se produce cuando el
agua o cualquier otro fluido pasa a gran velocidad
por
una
arista
afilada,
produciendo
una
descompresión del fluido.
Puede ocurrir que se alcance la presión de vapor del
líquido de tal forma que las moléculas que lo
componen cambian inmediatamente a estado de
vapor, formándose burbujas o, más correctamente,
cavidades.
DIAGRAMA:
A continuación se representa gráficamente el fenómeno
de cavitación.
FÍSICA DEL FENÓMENO:
Cabe mencionar que la vaporización puede aparecer
en líquidos en reposo o en movimiento. En líquidos en
reposo, puede ser causada por el aumento de la
temperatura por transferencia de calor o por una
reducción de la presión estática del ambiente líquido.
Para los líquidos en movimiento se puede lograr por
medio de una disminución local de la presión por
aumento de la velocidad del fluido.
CONDICIÓN FUNDAMENTAL:
La condición física fundamental para la aparición de la
cavitación es evidentemente, que la presión en el
punto de formación de las burbujas (o bolsas de vapor)
disminuya hasta la presión de vapor del liquido en
cuestión.
PRESIÓN DE VAPOR:
Si aumenta la temperatura aumenta la presión de
saturación y se evapora mas liquido. Es decir, todo
fluido tiene para cada temperatura un presión llamada
presión de saturación del vapor a esa temperatura; o lo
que es lo mismo, a cada presión corresponde una
temperatura llamada temperatura de saturación a esa
presión.
ETAPAS DE CAVITACIÓN:
La cavitación se divide en el proceso de formación
de burbujas y en el de implosión de las mismas.
Etapa 1.- Transición de la fase líquida a fase vapor.
Etapa 2.- Transición de la fase vapor a la fase líquida.
TIPOS DE BURBUJAS:
a) Burbujas de vapor: Se forman en un punto interior de
la bomba en el que la presión estática de ambiente es
menor que la presión de vapor del líquido. Su
cavitación inducida y colapso se conoce como
cavitación vaporosa.
b) Burbujas de gas: Se forman en el interior de la
bomba en una región en la cual la presión estática es
menor que la presión del gas. Su cavitación inducida y
colapso se conoce como cavitación gaseosa.
IMPLOSIÓN DE LA BURBUJA:
El aumento de tamaño de las burbujas reduce los
pasajes aumentando así la velocidad de
escurrimiento y disminuyendo por lo tanto mas
aun la presión. Tan pronto como la presión en la
corriente supera la tensión de vapor después de
pasar la sección mas estrecha, se produce la
condensación y el colapso de la burbuja de
vapor.
La condensación tiene lugar instantáneamente. El
agua que rodea las burbujas que estallan, golpea
entonces las paredes sin amortiguación alguna.
EFECTOS MECÁNICOS:
Con las implosiones se decrecen los diámetros de
las burbujas, las partículas en estado líquido se
aceleran y se desplazan hacia el centro de estas
burbujas chocando entre sí, estos choques
provocan sobrepresiones que se propagan en
todas las direcciones afectando principalmente a
las ranuras de las superficies metálicas por lo que
en muy poco tiempo pueden ocasionar daños a
la estructura de la máquina.
Los golpeteos los cuales al ser muy fuertes dan la
impresión que la bomba acarrea grava, causan
un desequilibrio en la máquina dañando las
uniones de los tubos con esta, así como aflojan las
partes que la sostienen.
EFECTOS QUÍMICOS:
Con la imploración de las burbujas se liberan
iones de oxigeno que como sabemos atacan las
superficies de los metales.
CONCLUSIONES:
Por lo dicho anteriormente se concluyo:
Que el fenómeno de cavitación es un proceso
físico que consiste en la formación de burbujas de
vapor o gas en un espacio por donde no pasa
directamente el fluido en cuestión y si no se tienen
los adecuados parámetros para su disminución,
puede causar serios daños internos a la maquina
en la cual este sucediendo dicho proceso.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
1.-http://www.agrons.cat/cavitación.
2.http://mecanicadefluidos2013ingenieros.blogspot.mx/
cavitacion.html?m=1.
3.-http://neetescuela.com/que-es-la-cavitacion/.
4.-http://quimicacolguanenta.es.tl/Gases.htm.
5.-http://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/123
02/balcazarcruz.pdf?sequence=1
PREGUNTAS DE REPASO:
1.- ¿Quiénes fueron los principales aportadores al
estudio del fenómeno de cavitación?
R= Euler y Reynolds
2- ¿ En qué consiste generalmente el fenómeno
de cavitación?
R= En la formación de burbujas de fluido, debido a
una depresión que se encuentra por debajo del
punto de saturación.
3-Menciona 3 fases del proceso del fenómeno de
cavitación.
R=Burbuja inicial, inicio del choque, ingreso del
liquido, formación del jet, Erosión por impacto.
PREGUNTAS DE REPASO:
4.- ¿Cómo es la vaporización para los líquidos en
reposo?
R= Puede ser causada por el aumento de la
temperatura por transferencia de calor o por una
reducción de la presión estática del ambiente
líquido.
5.- ¿Cómo es la vaporización para los líquidos en
movimiento?
R= Se puede lograr por medio de una disminución
local de la presión por aumento de la velocidad
del fluido.
PREGUNTAS DE REPASO:
6.- ¿Cuál es la condición física fundamental para
que exista el fenómeno de cavitación?
R= Es que la presión en el punto de formación de
las burbujas (o bolsas de vapor) disminuya hasta
la presión de vapor del liquido en cuestión.
7.-¿Cuál es la relación entre temperatura y
presión de saturación?
R= A cada presión de saturación corresponde una
temperatura de saturación.
PREGUNTAS DE REPASO:
8.- ¿Cuál es la primera etapa de la cavitación?
R= La transición de la fase líquida a fase vapor.
9.-¿Cuál es la segunda etapa de la cavitación?
R= La transición de la fase vapor a la fase líquida.
10.- ¿Dónde se forman las burbujas de vapor?
R= Se forman en un punto interior de la bomba en el
que la presión estática de ambiente es menor que la
presión de vapor del líquido.
11.- ¿Cuál es el nombre de la cavitación inducida de
las burbujas de Gas?
R= Se forman en un punto interior de la bomba en el
que la presión estática de ambiente es menor que la
presión de vapor del líquido.
PREGUNTAS DE REPASO:
12.- Menciona por lo menos tres efectos
mecánicos provocados por el fenómeno de
cavitación.
R= Golpeteos, Daños en uniones de tubos,
Desajuste de las partes que la sostienen, Daños en
estructura interna.
13.- ¿Cuál es el efecto químico mas común
provocado por el fenómeno de cavitación?
R=La corrosión.
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