Consejo Comunal

Se puede decir que cuando los fluidos se mueven en un conducto, la inercia del movimiento produce un incremento adicional de la presión estática al chocar sobre un área perpendicular al movimiento. Esta fuerza se produce por la acción de la presión conocida como dinámica. La presión dinámica depende de la velocidad y la densidad del fluido.

En mecánica de fluidos Se define como presión dinámica en la cantidad definida por:

donde (utilizando unidades del sistema internacional):

: presión dinámica en pascales

: densidad del fluido en kg/m3 (e.g. densidad del aire)

: velocidad del fluido en m/s

La cavitación o aspiraciones en vacío es un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido en estado líquido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido debido a la conservación de la constante de Bernoulli. 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. Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presión e implosionan (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, «aplastándose» bruscamente las burbujas) produciendo una estela de gas y un arranque de metal de la superficie en la que origina este fenómeno.

La implosión causa ondas de presión que viajan en el líquido viaja a velocidades próximas a las del sonido, es decir independientemente del fluido la velocidad adquirida va a ser próxima a la del sonido. Estas pueden disiparse en la corriente del líquido o pueden chocar con una superficie. Si la zona donde chocan las ondas de presión es la misma, el material tiende a debilitarse metalúrgicamente y se inicia una erosión que, además de dañar la superficie, provoca que ésta se convierta en una zona de mayor pérdida de presión y por ende de mayor foco de formación de burbujas de vapor. Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o en contacto con una pared sólida cuando implosionan, las fuerzas ejercidas por el líquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a presiones localizadas muy altas, ocasionando picaduras sobre la superficie sólida. Notese que dependiendo del material usado se puede producir una oxidación del material lo que debilitaría estructuralmente el material.

El fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones, dando la impresión de que se tratara de grava que golpea en las diferentes partes de la máquina.

Se puede presentar también cavitación en otros procesos como, por ejemplo, en hélices de barcos y aviones, bombas y tejidos vascularizados de algunas plantas.

Se suele llamar corrosión por cavitación al fenómeno por el que la cavitación arranca la capa de óxido (resultado de la pasivación) que cubre el metal y lo protege, de tal forma que entre esta zona (ánodo) y la que permanece pasivada (cubierta por óxido) se forma un par galvánico en el que el ánodo (el que se corroe) que es la zona que ha perdido su capa de óxido y la que lo mantiene (cátodo).

Cabezal Neto Positivo de Succión (NSPH): Es la presión absoluta a la entrada de la bomba, en unidades de longitud, mas la energía cinética o carga de velocidad, menos la presión de vapor del fluido a la temperatura de bombeo; representa la elevación máxima de succión permisible desde el tanque a condiciones atmosféricas. (5)

NSPH = (V12)/2g+[(P1-Pv)/@](gc/g)

Donde:

NSPH = Cabezal o Carga Neta de Succión Positivo (L).

V1 = Velocidad Media en la Succión (L/T).

P1 = Presión absoluta en la succión (F/L2).

Pv = Presión de vapor del fluido (F/L2).

Cabezal Neto Positivo de Succión Disponible (NSPHD): Representa el nivel de energía del fluido sobre la presión de vapor a la entrada de la bomba, es una función del sistema, es decir, que depende de:

• La carga estática de succión o elevación.

• Las pérdidas por fricción y

• La presión de vapor del fluido.

Para expresar el NSPHD se realiza un balance de energía entre el nivel de líquido en el suministro de alimentación (1') y el punto de succión de la bomba (1):

(V12)/2g+Z1'+(P1'/@)(gc/g)-(V12)/2g+Z1+(P1/@)(gc/g)+hf

Tomando el punto (1) como nivel de referencia, sabiendo que V1'=0 y basándose en la ecuación de NSPH se tiene:

NSPHD = [(P1'-Pv)/@](gc/g)-hf+Z1'

Donde:

NSHPD = Cabezal Neto de Succión Positivo disponible (L)

P1' = Presión absoluta en el nivel de suministro (F/L2)

hf = Pérdidas por fricción entre el tramo 1'-1 (L)

Z' = Altura del nivel de succión (L)

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