Informe De Procesos

Introducción

Durante la operación de una bomba centrífuga, uno de los fenómenos que influye en su vida útil es el fenómeno de la cavitación. La cavitación es un fenómeno destructivo asociado al fluido e trabajo, donde este último sufre un cambio de fase de líquido a vapor, producto de descompresiones localizadas. Las burbujas de vapor que se generan implotan en ciertas zonas de la bombaliberando una gran cantidad de energía que al impactar en las superficies sólidas producen esfuerzos alternantes que las erosionan y destruyen. Es usual que este fenómeno venga acompañado de vibraciones y ruido. Este fenómeno se puede producir sin dificultades en los circuitos hidráulicos y por su considerable capacidad deteriorativa en los equipos y tuberías, su estudio reviste de importancia.
Una delas curvas características de las bombas centrífugas es la de NPSH (Altura Neta Positiva en la Aspiración), a través del criterio del NPSHr-3% es posible determinar la presión mínima a la que puede operar el circuito en ciertos puntos ya que este establece la diferencia de energía de presión que existe entre el punto estudiado y la presión de vapor del fluido de trabajo.
Esta práctica tiene comoobjetivos visualizar el fenómeno de cavitación en bombas centrífugas y determinar el momento de aparición. Así como también obtener la curva característica de NPSHr-3%.
Marco Teórico

El fenómeno hidrodinámico de la cavitación se genera cuando un fluido que viaja a gran velocidad, pasa por una arista afilada sufriendo una descompresión producida por la conservación de la energía en el fluido(Principio de Bernoulli). Puede ocurrir que entonces el líquido alcance la presión de vaporización para la temperatura a la que se encuentra de forma que empiecen a aparecer burbujas de vapor en el flujo (o cavidades). Estas burbujas así formadas, viajan entonces de una zona de baja presión a una de alta induciendo el cambio de fase donde nuevamente el vapor de las burbujas vuelve a ser líquido.Este cambio de fase es brusco y se libera una considerable cantidad de energía. Si las burbujas implotan cerca de una pared sólida, provocan incrementos y decrementos de presión localizados, ocasionando picaduras sobre la superficie sólida y desprendimiento de material. El proceso erosivo que ocurre sobre las paredes puede ocasionar zonas de baja presión, aumentando así la tendencia a que aparezcanburbujas de vapor en esa área.
Este fenómeno va acompañado generalmente de ruido y vibraciones, dando de la impresión de que estuviera fluyendo agua con suspensiones de gravilla. En algunas partes, este proceso recibe el nombre de “patinaje” debido a que la presión entregada por la bomba decrece y el caudal adquiere un comportamiento errante. Se entiende que el ciclo de vida de una burbuja devapor durante la cavitación tiene lugar en tres etapas:
Formación de burbujas en el líquido (Nucleación): En el proceso de vaporización, se forman burbujas dentro del líquido. El proceso de vaporización puede ocurrir por un incremento de la temperatura añadiendo calor o por un decremento de la presión estática (en el caso de flujos de líquido). Esta última causa es la que está asociada a lacavitación. Más adelante se mencionará la forma en la cual se pueden producir estas caídas de presión.
Crecimiento de las burbujas: La formación de burbujas seguirá teniendo lugar de no haber variaciones bruscas en las condiciones. Nuevas burbujas se originarán y las que ya se han creado seguirán creciendo. Luego estas burbujas viajarán al impulsor dónde adquirirán una gran velocidad, haciendo quese desplacen a las zonas de alta presión. Se tiene estimado que el tiempo de vida de una burbuja esté alrededor de los 0.003 segundos.
Colapso de las burbujas: Las burbujas sienten un incremento de la presión exterior del líquido a medida de que avanza en su trayecto por la bomba Llega un punto en que la presión que ejerce el líquido sobre la burbuja es mayor que la que se encuentra en el...