UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA EN MINAS VENTILACIÓN Y DESAGÜE
TRABAJO DE VENTILACIÓN Y DESAGÜE: “FENÓMENO DE CAVITACIÓN. QUITO, JUNIO 20!."
LUIS ARAUZ ANDREA ANDRE A MENA
TUTOR: DR. MARCO ZALDUMBIDE CURSO: SEXTO
Quito, junio, 2015
#NDICE GENERA
OBJETIVOS ...................................................................................................3 OBJETIVO GENERAL ......................................................................................3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................3 MARCO TEÓRICO...........................................................................................4 $QU% ES LA CAVITACIÓN& CAVITACIÓN& ................................................................................4 ETAPAS DE LA CAVITACION ..............................................................................5 IMPLOSIÓN DE LAS BURBUJAS DE VAPOR ...........................................................5 $PORQUE SE PRODUCE LA CAVITACIÓN& ............................................................6 FACTORES QUE AFECTAN LA APARICIÓN DE CAVITACIÓN CAVITACIÓN ........................................7 TIPOS DE CAVITACIÓN CAVITACIÓN .....................................................................................8 EFECTOS Y CONSECUENCIAS CONSECUENCI AS DE LA L A CAVITACIÓN CAVITACIÓN ..................................................9 DEFINICIONES DE NPS' DISPONIBLE Y REQUERIDO. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL NPS'.........................................................................................................10 COMO EVITAR LA CAVITACION .........................................................................14 CONTROL DE LA APARICIÓN APARICIÓN DE CAVITACION CAVITACION ......................................................14 CONCLUSIONES ...........................................................................................15 RECOMENDACIONES .....................................................................................15 REFERENCIAS BIBLIOGR(FICAS ......................................................................16
OBJETIVOS O)*+-/ G++13 Com!"n#"! "$ %"n&m"no #" $' C'(it')i&n, *'+"! )&mo *" !o#u)" "$ '*")to #'-ino u" o)'*ion' "n +om+'* tu!+in'*.
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MARCO TEÓRICO $QU% ES LA CAVITACIÓN& L' )'(it')i&n "* un %"n&m"no %"n&m"no %*i)o, m"#i'nt" "$ )u'$ un $ui#o, "n #"t"!min'#'* #"t"!min'#'* )on#i)ion"*, '*' ' "*t'#o /'*"o*o uno* in*t'nt"* #"*u* '*' nu"('m"nt" ' "*t'#o $ui#o. 3u"#" #"%ini!*" )omo $' %o!m')i&n o*t"!io! )o$'*o 4im$o*i&n #" +u!+uj'* #" /'* 4)'(i#'#"* "n "$ *"no #" un $ui#o. E$ /'* u"#" *"! 'i!", ('o! #"$ !oio $ui#o u ot!o /'* #i*u"$to "n "$ $ui#o )on*i#"!'#o. L' )'(it')i&n u"#" ''!")"! "n $ui#o* "n !"o*o o "n mo(imi"nto, *i"n#o $' 6ni)' )on#i)i&n )on#i)i&n n")"*'!i' "$ '$)'n7'! "$ "*t'#o #" "ui$i+!io $ui#o8('o!. En $ui#o* "n !"o*o, *" u"#" $o/!'! o! m"#io #" un 'um"nto "n $' t"m"!'tu!' o! t!'n*%"!"n)i' #" )'$o!. 3'!' $ui#o* "n mo(imi"nto* *" u"#" $o/!'! o! m"#io #" un' #i*minu)i&n $o)'$ $o)'$ #" !"*i !"*i&n &n o! 'um"n 'um"nto to #" $' ("$o) ("$o)i#' i#'#, #, $'* +u!+ +u!+uj' uj'* * /"n"! /"n"!'# '#'* '* *on *on t!'n*o!t'#'* '/u' '+'jo o! $' )o!!i"nt" 9'*t' 7on'* #on#" $' !"*i&n "* m* '$t', #'n#o $u/'! '$ +!u*)o )o$'*o #" $'* mi*m'*.
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ETAPAS DE LA CAVITACION
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IMPLOSIÓN DE LAS BURBUJAS BURBUJ AS DE VAPOR VAPOR L' im$o*i&n #" $'* +u!+uj'* #" ('o! *i/u" )i"!t'* #i!"))ion"*, #""n#i"n#o #" $'* )on#i)ion"* #" !"*i&n:
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Burbuja de vaporLa burbuja se va Implos Implosión ión deormando totalmente desarrollada
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Direccíon del fujo
Microc Microchor horro ro
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$PORQUE SE PRODUCE LA CAVITACIÓN& L' )'(it')i&n ''!")" "n )u'$ui"! o*i)i&n #" un' tu!+omuin' #" %$ujo in)om!"*i+$" #on#" $' !"*i&n #i*minu' o! #"+'jo #" $' !"*i&n #" ('o!. Si *" t!'t' #" +om+'*, $o* $u/'!"* m* *u*)"ti+$"* '!' $' ''!i)i&n #" $' )'(it')i&n *on $' "nt!'#' 4+'j' !"*i&n $' 7on' #" $' $"n/@"t' 4*i *" t!'t' #" un' +om+' )"nt!%u/'. E$ u" *" !o#u7)' "n un' 7on' u ot!' #""n#", +*i)'m"nt", #"$ unto #" %un)ion'mi"nto 4)'u#'$.
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TIPOS DE CAVITACIÓN S" u"#" )$'*i%i)'! $' )'(it')i&n *"/6n $' %o!m' "n u" *" !o#u)", *"/6n "$ /!'#o #" #"*'!!o$$o #" $' mi*m' *"/6n $' %o!m' #" m'ni%"*t'!*" m')!o*)&i)'m"nt".
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EFECTOS Y CONSECUENCIAS DE LA CAVITACIÓN
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Ej"m$o #"$ "*t'#o #" un $'+" #" tu!+in' t!'* o)'* 9o!'* #" %un)ion'mi"nto:
DEFINICIONES DE NPS' DISPONIBLE Y REQUERIDO. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL NPS'. E$ N3S o N"t 3o*iti(" Su)tion "'#, "* #")i!, '$tu!' n"t' o*iti(' "n $' '*i!')i&n )on*titu" un' m"#i#' #" $' "n"!/' 4o '$tu!', o! t!'t'!*" #" %$ujo in)om!"*i+$" #i*oni+$" "n $' '*i!')i&n #" $' +om+' o! "n)im' #" $' "n"!/' 4'$tu!' u" #'!' $u/'! ' $' ''!i)i&n #" )'(it')i&n.
S plano de
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referencia
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4I A $' "nt!'#' "nt!'#' #" $' +om+' +om+' 9' un' )'#' )'#' #" !"*i&n !"*i&n u" no!m'$m"nt" no!m'$m"nt" *" !"$')ion' !"$')ion' )on $' ("$o)i#'# '+*o$ut' !"$'ti(' "n "$ !o#"t", *"/6n "!"*ion"* ""!im"nt'$"* #"$ tio:
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4III
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3o! t'nto, $' )on#i)i&n *" !"*um" "n $' *i/ui"nt" #"*i/u'$#'#:
D" #on#" o+t"n#!'mo* "$ ('$o! #" $' '$tu!' #" '*i!')i&n "n "$ $mit" #" )'(it')i&n o! *"/u!i#'# *" $" 'um"nt' 0,5 m:
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3'!m"t!o* %*i)o*:
•
3'!m"t!o* /"omt!i)o*:
•
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P%rdidas Tubería
descar&a
P%rdidas Tubería succn
ucción Ne&ativa
L )/=) 4+ 6/3/6 6/3/6 5/1 +6-= 9+ 3 3 4;66-. L' C'+"7' E*tti)' Tot'$ 4TS "* $' *um' #" $' E$"(')i&n #" Su))i&n E*tti)' 4SSL, m* $' C'+"7' E*tti)' #" D"*)'!/' 4SD. P%rdidas tubería de descar&a
P%rdidas tubería de succión
ucción Positiva
L )/=) 4+ 6/3/6 6/3/6 5/1 9+)*/ 9+ 3 4;66-. L' C'+"7' E*tti)' Tot'$ 4TS "* $' #i%"!"n)i' "nt!" $' C'+"7' E*tti)' #" D"*)'!/' 4SD, m"no* $' C'+"7' E*tti)' #" Su))i&n 4SS.
COMO EVITAR E VITAR LA CAVITACION CAVITACION S" #"+" )um$i!, *in ")")i&n, $'* *i/ui"nt"* )on#i)ion"*:
. N3S# > 0 ). N3S# > N3S! 6. N3S# ? N3S! 9%* (1,3 - 1,5) 9. M N3S# F N3S! 1 m & G i"* CONTROL DE LA APARICIÓN DE CAVITACION
Di*minui! <* 4'um"nt'! #im"t!o *u))i&n
Aum"nt'! Aum"nt'! 31
Aum"nt'! Aum"nt'! *
Di*minui! Σ9%*
Di*minui! "n $o o*i+$" $' $on/itu# #" $' tu+"!' #" Su))i&n
Di*minui! "$ n6m"!o #" '))"*o!io*
Di*minui! "$ n6m"!o #" )o#o* 'um"nt'! $' )u!('tu!' #" $o* mi*mo*
PSH d
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CONCLUSIONES
A '!ti! #" $o $'nt"'#o $'nt"'#o *" #"#u)" #"#u)" $' imo!t'n)i' imo!t'n)i' u" ti"n" ti"n" "$ )ono)imi"nt )ono)imi"nto o $"no #"$ %"n&m"no %*i)o #" $' )'(it')i&n
Ant" $' "$i)')i&n "$i)')i&n #" to#o to#o "$ #"*'!!o$$o #"*'!!o$$o,, *" #"#uj"!on #"#uj"!on $'* $'* )on*")u"n)i'* )on*")u"n)i'* #" #i)9o %"n&m"no $'* t)ni)'* '!' )ont!o$'!$o.
S" u#o o+*"!('! u" "i*t"n #i("!*o* tio* "n "$ o!i/"n #" $' )'(it')i&n, u"#" *"! "n un %$ui#o "*tti)o, o! m"#io #" $' t!'n*%"!"n)i' #" )'$o! 9')i' *t" , #" $' ("$o)i#'# u" $$"(" un %$ui#o "n mo(imi"nto.
S" o+*"!(' u" $' )'(it')i&n "n +om+'* *&$o #""n#" #" $'* !oi"#'#"* #"$ %$ui#o #" $' /"om"t!' #" $' +om+'.
;in'$m"nt", *" 'n'$i7'!on '!' 'm+'* muin'* $' '$i)')i&n #" $' ")u')i&n #" B"!nou$$i t"ni"n#o "n )u"nt' $'* !#i#'* "n $o* )on#u)to*.
RECOMENDACIONES
L' )'(it')i&n "* un "%")to %*i)o )u' ''!i)i&n #""n#" #" $'* )on#i)ion"* #" %un)ion'mi"nto. 3o! t'nto, )u'n#o *" !o")t' un' in*t'$')i&n #"+" int"nt'!*" u" no ''!"7)' $' )'(it')i&n o u" *u* "%")to* *"'n $o* m"no!"* o*i+$"*.
D" )u'$ui"! m'n"!' $' in*t'$')i&n #"+" *"! "%")ti(' '!' "$$o "* n")"*'!io "$"/i! $'* ($(u$'* '!oi'#'*.
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REFERENCIAS BIBLIOGR(FICAS
9tt:??"*.Hii"#i'.o!/?Hii?C'(it')iJCGJBGn
9tt:??/on7'$"7'#i!'.m".t$?im'/"*n"H2?0?0?0?0?2?1?K?2??5?CA
9tt:??9tm$.!in)on#"$('/o.)om?)'(it')ion1.9tm$
9tt:??9i#!'u$i)'!')ti)'.)om?"*?"#u)')ion'$?)'(it')ion8"n8+om+'*8 9i#!'u$i)'*
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