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 08/09/2015

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.

A continuación se representa gráficamente el fenómeno de cavitación. 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?

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.