Cavitacion Y Golpe De Ariete En Turbinas Hidraulicas
Páginas: 7 (1524 palabras)
Publicado: 7 de noviembre de 2012
CAVITACIÓN Y GOLPE DE ARIETE EN LAS TURBINAS HIDRÁULICAS.
Las turbinas hidráulicas, el ser máquinas complejas de grandes dimensiones, están bajo la acción de elevados esfuerzos mecánicos, lo que puede dar origen a rozamientos, agarrotamientos, etc.
Además, al estar supeditadas a la influencia directa del agua, tienen que soportar efectos hidráulicos desfavorables para su correctofuncionamiento, como son erosiones, corrosiones, etc. Así mismo, ha de tenerse en cuenta el efecto abrasivo que ejerce la arena contenida en el agua, sobre las piezas situadas en su camino.
Prescindiremos de analizar los efectos anómalos puramente mecánicos, que pueden ser estudiados en los tratados de Mecánica, y nos centraremos en dos fenómenos que influyen negativamente en el funcionamiento idóneo deun grupo, si no se adoptan las medidas adecuadas para eliminarlos o, por lo menos, reducirlos al máximo. Así tenemos:
* Cavitación.
* Golpe de ariete.
CAVITACIÓN.
Consiste en la formación, dentro de las masas líquidas, de espacios huecos o cavidades llenas de gas o vapor, producidas por una vaporización local debida a acciones dinámicas; las burbujas originadas al hervirel agua, o la efervescencia de bebidas carbónicas, nos pueden servir como ejemplos sencillos de apreciación. Técnicamente, el fenómeno es más complejo, y se debe a reducciones de presión dentro del seno de los líquidos, cuando se mueven a grandes velocidades, manteniendo la temperatura ambiente, condiciones que favorecen la vaporización.
Refiriéndonos al agua, se considera que las sustanciasque lleva disueltas (aire, gas, partículas sólidas, etc.), junto con las variaciones de presión generadas por la turbulencia de las masas liquidas, interrumpe la continuidad de éstas, lo que da lugar a la creación de cavidades microscópicas. En su estado natural, el agua contiene aire en disolución, siendo la cantidad disuelta tanto mayor cuanto más elevada es la presión.
Se distinguen dos tiposde cavitaciones:
1) Cavitación en burbuja o transitoria: Las burbujas aparecen repentinamente sobre el contorno del cuerpo sólido sumergido en el líquido, que crecen en extensión y desaparecen.
2) Cavitación estacionaria o laminar: Las burbujas se forman en el contorno del cuerpo y permanecen sobre él, mientras no varían las causas productoras.
La cavitación se hace presente entuberías, turbinas, bombas hidráulicas, hélices, superficies sustentadoras y conductoras de líquidos, etc.
El fenómeno de cavitación reduce la velocidad a que pueden funcionar las máquinas hidráulicas, disminuyendo su rendimiento, por la acumulación de burbujas de vapor que perturban la afluencia normal de las masas liquidas. Además de producir ruidos y vibraciones, es causa de una rápida yconstante erosión de las superficies en contacto con el líquido, aun cuando éstas sean de hormigón, hierro fundido, aleaciones especiales, etc.
Teóricamente, exponemos que cuando en el interior de un líquido se forman burbujas de cavitación, crecen a máximo tamaño en un espacio de tiempo brevísimo (aproximadamente 2 milisegundos) debido a fuertes disminuciones de presión. En un siguiente rompimientode estas, al ser arrastradas a una zona de mayor presión, durante un tiempo igualmente cortísimo, las partículas de líquido se precipitan hacia el centro de la burbuja y superficies sólidas sobre las que cada una de ellas estaba fija.
Tal proyección de partículas, se realiza virtualmente sin impedimento a velocidades muy altas. El fenómeno se repite con una frecuencia de 25000 ciclos porsegundo e incluso mayor. Se calcula que, las tensiones superficiales producidas por estas acciones, son del orden de 1000 atmósferas, valor lo suficientemente elevado como para producir grietas, por fatiga del material, en relativamente poco tiempo.
GOLPE DE ARIETE.
Imaginemos una tubería de goma de suficiente elasticidad que dispone de una válvula y cuyo cierre se puede realizar a gran...
Las turbinas hidráulicas, el ser máquinas complejas de grandes dimensiones, están bajo la acción de elevados esfuerzos mecánicos, lo que puede dar origen a rozamientos, agarrotamientos, etc.
Además, al estar supeditadas a la influencia directa del agua, tienen que soportar efectos hidráulicos desfavorables para su correctofuncionamiento, como son erosiones, corrosiones, etc. Así mismo, ha de tenerse en cuenta el efecto abrasivo que ejerce la arena contenida en el agua, sobre las piezas situadas en su camino.
Prescindiremos de analizar los efectos anómalos puramente mecánicos, que pueden ser estudiados en los tratados de Mecánica, y nos centraremos en dos fenómenos que influyen negativamente en el funcionamiento idóneo deun grupo, si no se adoptan las medidas adecuadas para eliminarlos o, por lo menos, reducirlos al máximo. Así tenemos:
* Cavitación.
* Golpe de ariete.
CAVITACIÓN.
Consiste en la formación, dentro de las masas líquidas, de espacios huecos o cavidades llenas de gas o vapor, producidas por una vaporización local debida a acciones dinámicas; las burbujas originadas al hervirel agua, o la efervescencia de bebidas carbónicas, nos pueden servir como ejemplos sencillos de apreciación. Técnicamente, el fenómeno es más complejo, y se debe a reducciones de presión dentro del seno de los líquidos, cuando se mueven a grandes velocidades, manteniendo la temperatura ambiente, condiciones que favorecen la vaporización.
Refiriéndonos al agua, se considera que las sustanciasque lleva disueltas (aire, gas, partículas sólidas, etc.), junto con las variaciones de presión generadas por la turbulencia de las masas liquidas, interrumpe la continuidad de éstas, lo que da lugar a la creación de cavidades microscópicas. En su estado natural, el agua contiene aire en disolución, siendo la cantidad disuelta tanto mayor cuanto más elevada es la presión.
Se distinguen dos tiposde cavitaciones:
1) Cavitación en burbuja o transitoria: Las burbujas aparecen repentinamente sobre el contorno del cuerpo sólido sumergido en el líquido, que crecen en extensión y desaparecen.
2) Cavitación estacionaria o laminar: Las burbujas se forman en el contorno del cuerpo y permanecen sobre él, mientras no varían las causas productoras.
La cavitación se hace presente entuberías, turbinas, bombas hidráulicas, hélices, superficies sustentadoras y conductoras de líquidos, etc.
El fenómeno de cavitación reduce la velocidad a que pueden funcionar las máquinas hidráulicas, disminuyendo su rendimiento, por la acumulación de burbujas de vapor que perturban la afluencia normal de las masas liquidas. Además de producir ruidos y vibraciones, es causa de una rápida yconstante erosión de las superficies en contacto con el líquido, aun cuando éstas sean de hormigón, hierro fundido, aleaciones especiales, etc.
Teóricamente, exponemos que cuando en el interior de un líquido se forman burbujas de cavitación, crecen a máximo tamaño en un espacio de tiempo brevísimo (aproximadamente 2 milisegundos) debido a fuertes disminuciones de presión. En un siguiente rompimientode estas, al ser arrastradas a una zona de mayor presión, durante un tiempo igualmente cortísimo, las partículas de líquido se precipitan hacia el centro de la burbuja y superficies sólidas sobre las que cada una de ellas estaba fija.
Tal proyección de partículas, se realiza virtualmente sin impedimento a velocidades muy altas. El fenómeno se repite con una frecuencia de 25000 ciclos porsegundo e incluso mayor. Se calcula que, las tensiones superficiales producidas por estas acciones, son del orden de 1000 atmósferas, valor lo suficientemente elevado como para producir grietas, por fatiga del material, en relativamente poco tiempo.
GOLPE DE ARIETE.
Imaginemos una tubería de goma de suficiente elasticidad que dispone de una válvula y cuyo cierre se puede realizar a gran...
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