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Cavitacion Y Golpe de
Cavitacion y Golpe de Ariete
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ITSX
“ AVITACIÓN GOL DE ARIETE” MECÁNICA DE FLUIDOS KARLA EUNICE FLORES MÉNDEZ 4° ”C”
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1) EXPLICACIÓN Y CONTROL DEL GOLPE DE ARIETE
El golpe de ariete es término que se utiliza para describir el choque producido p
una súbita disminución en la velocidad del fluido en una tubería. Es un fenóme transitorio y por lo tanto de régimen variable, en que la tubería ya no es rígida y líquido es compresible.
Este fenómeno se produce en los conductos al cerrar o abrir una válvula y al pon en marcha o parar una máquina hidráulica, o también al disminuir bruscamente caudal. Un caso importante ocurre en las centrales hidroeléctricas, donde se ha
reducir bruscamente el caudal suministrado a las turbinas hidráulicas acopladas
alternadores, cuando se anula la carga del alternador: en este caso la instalaci You're Reading a Preview
debe proyectarse de manera que no se produzca un golpe de ariete excesivo. Unlock full access with a free trial.
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La figura representa una tubería de longitud L, espesor
y diámetro interior D p
la que circula agua proveniente un embalse y que termina en su extrem You'rede Reading a Preview full access a free trial. derecho en una válvula. Si seUnlock cierra éstawith rápidamente, en virtud del principio
With Free conservación de la energía,Download al disminuir laTrial energía cinética, ésta se
transformando en un trabajo de compresión del fluido que llena la tubería y en trabajo necesario para dilatar esta última; se ha producido una sobrepresión, o golpe de ariete positivo.
Master your semester with Scribd Free For 30this Days Signpuede up to vote on title Por el contrario, al abrir rápidamente una válvula Read se producir una depresió & The New York Times Useful Not useful o golpe de$4.99/month. ariete negativo. Special offer for students: Only
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1,2,3 y 4 indicadas en la figura, se quedará primero en reposo la rodaja 1 y
continuación la 2,3,4, etc. necesitando un cierto tiempo. Es decir en la válvula d ha originado una onda de presión que se propaga con velocidad c, la cual en instante considerado tiene dirección contraria a la velocidad v del fluido: se creado una onda elástica, o sea una onda de presión que se propaga por tubería, la cual se dilata o contrae al paso de la onda. Siendo c la velocidad de
onda y L la longitud de la tubería, el tiempo que tarda la onda en recorrer una v la distancia entre la válvula y el embalse es
. Al cabo de un tiempo T=4
= 4 L/c, el ciclo se repite.
You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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(1) (2) (3) (4) (5)
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Cavitacion y Golpe de Ariete
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Consideremos en la figura anterior la serie de los acontecimientos en la tuber durante un periodo T = 4 L/c.
1) No hay perturbación . Régimen permanente. El liquido en la tubería sw
desplaza con velocidad v del embalse a la valvula. Diámetro de la tuber es normal.
2) Tiempo 0. La válvula se cierra instantáneamente. La velocidad del liqui se anula a partir de la válvula, no instantáneamente en toda la tubería. 3) Tiempo
/2 = . La onda de presión se ha propagado hacia el embal
con celeridad c y el frente de la onda ha llegado a la mitad de la tuber
Mitad derecha de la tubería dilatada por la sobrepresión. Mitad izquierd
You'remitad Reading a Previewel agua sigue circulando c diámetro normal. En esta izquierda Unlock full access with a free trial.
velocidad v hacia la válvula. En la mitad derecha, v= 0.
Download With Free Trial 4) Tiempo = L/c. La onda de presión ha llegado al embalse, En tola
tubería el liquido está en reposo, v=0, pero no en equilibrio. Toda la tuber
está dilatada. Como un resorte que se expansiona, el agua en la tuber comienza a moverse con velocidad v, pero dirigida en sentido contrario
Master your semester with Scribd de la figura de abajo. El líquido & The New York Times comenzando, Special offer for students: Only $4.99/month.
empieza ato vote ponerse en movimien Read Free Foron 30this Days Sign up title
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por decirlo así, por las rodajas contiguas al estanque.
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6) Tiempo 2 = . Diámetro de toda la tubería normal. Todo el fluido de
tubería en movimiento desde la válvula hacia el embalse con velocidad v;
sea en dirección contraria a la de la figura. No hay sobrepresión en ningun
parte de la tubería; pero por la inercia la presión continúa disminuyendo,
onda elástica se sigue propagando, ahora con depresión desde la válvu
hacia el embalse con la velocidad c: el diámetro de la tubería i disminuyendo por debajo de su diámetro normal.
7) Tiempo 5/2 = 5/2 L/c . La depresión ha alcanzado la mitad de la tubería.
mitad derecha de la tubería contiene agua en reposo y una presión p
debajo de la normal. El diámetro de la tubería en esta mitad es inferior a normal.
You're Reading a Preview
free trial. está en reposo; pero no 8) Tiempo 3 = 3 L/c. El Unlock aguafullenaccess todawithlaa tubería
equilibrio, y el agua inicia su movimiento Download With Free desde Trial el embalse a la valvula c
velocidad v dirigida hacia la derecha. La depresión reina en toda la tuberí El diámetro de toda la tubería es inferior al normal.
9) Tiempo 7/2 = 7/2 L/c . En la mitad izquierda de la tubería el fluido está e
Master your semester with Scribd movimiento con velocidad v hacia la válvula. En la mitad derechael líquid Read Free Foron 30this Days Sign up to vote title & The New York Times Useful Not useful la parte izquierda e continúa en reposo y en depresión. El diámetro de Special offer for students: Only $4.99/month.
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normal. El de la mitad derecha es menor que el normal; c y v tienen
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T=4
= 4 L/c
FÓRMULAS
í
TIEMPO = 2 ( ó T=
El aumento producido por el cierre rápido de una válvula se calcula por variación de presión = densidad x celeridad x variación de velocidad. You're Reading a Preview
dp = c dv
Unlock full access with a free trial.
bienFree Trial DownloadoWith dh = c dv/g
Donde dh es la variación de la altura de presión.
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Para tuberías rígidas, la celeridad de la onda de presión
C=
é = ó
Para tuberías deformables, la expresión toma la forma:
C=
Donde: E = Módulo de elasticidad de la presión de la tubería. You're Reading a Preview
d = Diámetro exterior de la tubería.
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T= Espesor de la pared de la tubería. Download With Free Trial
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2) EXPLICACIÓN DEL FENÓMENO DE CAVITACIÓN Conforme un líquido fluye sobre un cuerpo, la presión estática disminuye. Si
presión es suficientemente baja, el liquido vaporiza, formando burbujas. Pues
que la región de baja presión es generalmente pequeña, las burbujas salt
agitadamente cuando abandonan esa región. Cuando la colisión de las burbuj
de vapor se presenta cerca de la superficie del cuerpo, ocurre una erosión rápi o picado. La cavitación tiene otros efectos adversos cuando se presenta cerca
superficies de control de botes o en impulsores. Las burbujas en el agu disminuyen las fuerzas ejercidas en timones y paletas de control y reducen empuje y el funcionamiento de los impulsores. You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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3) CAUSAS DE LA CAVITACIÓN
La cavitación es un fenómeno que se produce siempre que la presión en algú
punto o zona de la corriente de un líquido desciende por debajo de cierto val
mínimo admisible. El fenómeno puede producirse lo mismo en estructur hidráulicas (tuberías, Venturis, etc.) que en máquinas hidráulicas
(bomba
hélices, turbinas.). Por los efectos destructivos que en las estructuras y máquin
hidráulicas mal proyectadas o mal instaladas produce la cavitación es preci
estudiar este fenómeno, para conocer sus causas y controlarlo. (Los constructor
de bombas hidráulicas, por ejemplo, reciben con frecuencia reclamaciones encargos a reposición o reparación de rodetes por esta causa. You're Reading a Preview
Las figuras anteriores representan treswithejemplos Unlock full access a free trial. escogidos entre los m
importantes donde puede producirse la With cavitación: En la garganta de un Venturi, Download Free Trial
la entrada de rodete de una bomba centrífuga y a la salida del rodete de un turbina hidráulica de reacción.
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(Tubería)
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Escribamos la ecuación de Bernoulli entre los puntos 1 y 2 de cualquiera de l
figuras. Resulta más cómodo en el fenómeno que estudiamos consider presiones absolutas. Por tanto:
Donde: P1= Presión absoluta en el punto 1.
You're Reading a Preview
P2= Presión absoluta en el punto 2. with a free trial. Unlock full access z1,z2= Cotas de los puntos 1 y 2, tomando como plano de referencia Download With Free Trial el plano horizontal que se muestra en cada figura. Para Venturi y bomba centrifuga.
Master your semester with Scribd P1=York Pamb=Presión & The New Times barométrica Special offer for students: Only $4.99/month.
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P2= Pamb; z2=0; 0
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4) CONTROL DE LA CAVITACIÓN
Los principales fabricantes de estructuras y máquinas hidráulicas, por ejemplo de turbinas, poseen en sus laboratorios equipo para estudiar este fenómeno. El control de la cavitación es doble: -
Diseñar contra la cavitación , es decir, diseñar tanto la máquina como la
instalación de la misma para que no se produzca este fenómeno. -
Utilizar materiales resistentes a la cavitación , si se tolera el diselño que en
algún caso se presente este fenómeno. En las turbinas hidráulicas, por ejemplo, se han obtenido buenos resultados con aceros inoxidables (18 por 100You're de cromo y 8apor 100 de niquel), material con el Reading Preview Unlock full access with alos freerodetes trial. que se reparan también, mediante soldadura, afectados por la
cavitación.
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La importancia excepcional de los fenómenos, golpe de ariete y cavitación ya
estudiados, obliga a volver a tratar de ellos, particularizados a las bombas y a las turbinas hidráulicas.
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