Experimento de cavitación en tuberías
Enviado por Jean Cesar Rosales Lopez • 18 de Junio de 2023 • Apuntes • 1.813 Palabras (8 Páginas) • 150 Visitas
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INGENIERÍA CIVIL
2023-1
HIDRAULICA DE CONDUCTOS
LABORATORIO N°2
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- INTEGRANTES:
- Bruno Gómez Joyler
- Gonzales Vite Edwin
- Huamán Gonzales Héctor
- Rosales López Patrick
- DOCENTE: Ing. Ydrogo Jorge Chavez
- TEMA: Experimento de Cavitación en Tuberías
- GRUPO: 5
- HORA: 2-4 pm
EXPERIMENTO DE CAVITACIÓN EN TUBERÍAS
INTRODUCCION
La cavitación es un fenómeno hidrodinámico que ocurre en sistemas de tuberías y fluidos en movimiento, y puede tener consecuencias significativas en la operación y el rendimiento de dichos sistemas. En este informe de laboratorio, se analizará el fenómeno de la cavitación en tuberías y se investigarán sus efectos, así como las posibles soluciones para mitigar sus impactos.
La cavitación se produce cuando la presión del fluido disminuye por debajo de su presión de vapor, lo que resulta en la formación de burbujas de vapor en el seno del líquido. Estas burbujas se generan en áreas de alta velocidad o turbulencia en el flujo, como en codos, válvulas o restricciones en la tubería. A medida que las burbujas se desplazan a zonas de alta presión, colapsan violentamente, creando ondas de choque y generando impactos destructivos en las superficies internas de las tuberías y los equipos.
La cavitación puede provocar daños severos, como erosión, corrosión, vibraciones y fallos prematuros en los componentes del sistema. Además, puede reducir la eficiencia y el rendimiento general de las tuberías al disminuir el flujo y generar pérdidas de energía significativas.
En este informe, se llevarán a cabo una serie de experimentos en un laboratorio para comprender mejor los factores que contribuyen a la cavitación, así como para evaluar los efectos de diferentes parámetros, como la velocidad del flujo, el diámetro de la tubería y la presión. También se explorarán las posibles soluciones para prevenir o mitigar la cavitación, como el uso de diseños de tuberías optimizados, válvulas de control adecuadas y revestimientos resistentes al desgaste.
El objetivo de este informe es proporcionar una visión general detallada de la cavitación en tuberías, desde su origen y mecanismos hasta sus consecuencias y posibles soluciones. Los resultados obtenidos a partir de los experimentos de laboratorio serán fundamentales para comprender mejor este fenómeno y tomar medidas adecuadas para evitar problemas relacionados con la cavitación en sistemas de tuberías en la industria y otros ámbitos de aplicación.
A través de este informe, se espera que los lectores adquieran una comprensión más completa de la cavitación en tuberías y su importancia en el diseño y la operación eficiente de sistemas de fluidos, lo que contribuirá a la optimización y la seguridad en el manejo de los mismos.
MARCO TEORICO
Cavitación: Definición
La cavitación es un fenómeno muy importante de la mecánica de los fluidos y de particular influencia en el funcionamiento de toda máquina hidráulica.
Por CAVITACION se entiende la formación de bolsas localizadas de vapor dentro del líquido, pero casi siempre en las proximidades de las superficies sólidas que limitan el líquido.
En contraste con la ebullición, la cual puede ser causada por la introducción de calor o por una reducción de la presión estática ambiente del líquido, la CAVITACION es una vaporización local del líquido, inducido por una reducción hidrodinámica de la presión.
Esta zona de vaporización local puede ser estable o pulsante, y esto altera usualmente el campo normal del flujo. Este fenómeno se caracteriza, entonces, por la formación de bolsas (de vapor y gas) en el interior y junto a los contornos de una corriente fluida en rápido movimiento.
La condición física fundamental para la aparición de la cavitación es, evidentemente, que la presión en el punto de formación de estas bolsas caiga hasta la tensión de vapor del fluido en cuestión. Puesto que las diferencias de presión en máquinas que trabajan con líquido son normalmente del mismo orden que las presiones absolutas, es claro que esta condición puede ocurrir fácilmente y con agua fría, donde la presión de vapor es de alrededor de 20 cm sobre el cero absoluto.
Las consecuencias ó, mejor dicho, los fenómenos acompañantes de la cavitación, tal como pérdida de sólidos en las superficies límites (llamado erosión por cavitación o PITTING), ruidos generados sobre un ancho espectro de frecuencias (frecuencia de golpeteo: 25.000 c/s), vibraciones, pérdidas y alteraciones de las propiedades hidrodinámicas pueden - con pocas excepciones - ser consideradas como perjudiciales y por lo tanto indeseables. Por lo tanto, este fenómeno debe ser evitado o, como mínimo, puesto bajo control.
Los efectos no perjudiciales de la cavitación incluyen su uso para limpieza, o en bombas de condensación donde la cavitación puede ser utilizada como regulador de flujo.
La cavitación destruirá toda clase de sólidos: los metales duros, concreto, cuarzo, metales nobles, etc.
Sin embargo, la cavitación no constituye un fenómeno inevitable, sino un efecto que debe ser juzgado y evaluado desde el punto de vista económico.
En el caso de las turbomáquinas hidráulicas la cavitación es un factor determinante, marcando el límite más bajo para el tamaño de la máquina y también el límite más alto para la velocidad del flujo medio (velocidad periférica del rotor).
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TIPOS DE CAVITACION:
Por lo dicho precedentemente hay dos tipos de cavitación, uno con flujo y otro estando el líquido estático:
- Cavitación por flujo
- Cavitación por ondas
Ejemplos del tipo (a) los tenemos en tuberías donde la presión estática del líquido alcanza valores próximos al de la presión de vapor del mismo, tal como puede ocurrir en la garganta de un tubo Venturi, a la entrada del rodete de una bomba centrífuga o a la salida del rodete de una turbina hidráulica de reacción.
Los ejemplos del tipo (b) aparecen cuando estando el líquido en reposo, por él se propagan ondas, como las ultrasónicas denominándose Cavitación Acústica, o típicas ondas por reflexión sobre paredes o superficies libres debido a ondas de compresión o expansión fruto de explosiones y otras perturbaciones como en el caso del golpe de ariete, denominadas Cavitación por Shock .
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