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El fenomeno de cavitacion

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La cavitación en la carcasa o de impulsión es, mucho más destructiva que la cavitación de succión. Cuando una bomba cavita, provoca ruido como si la bomba tuviera piedras en su interior e impactaran constantemente. La forma de detectar la cavitación en una bomba es tomar:
a) Lecturas de presión aspiración.
b) Lecturas de presión impulsión.
c) Lecturas de la velocidad de trabajo de la bomba (RPM)

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El fenomeno de cavitacion

  1. 1. El Fenómeno de Cavitación Presenta: Ing. Benjamín Quintanar O.
  2. 2. Antecedentes El agua ha sido importante para la humanidad y lo seguirá siendo, muchas civilizaciones a través de la historia han tratado de utilizar una infinidad de metodologías, ideando para transportar desde las grandes represas de este elemento, hasta donde se requería. Nuestros antepasados recogían el agua en cubetas directamente a las orillas de ríos y lagos, pero con el avance de las civilizaciones, estas vieron la necesidad de transportarla a largas distancias. La agricultura se lleva ejerciendo más de 10.000 años, los primeros rastros que tenemos de regadío se deben a los egipcios. La agricultura fue la primera razón por lo que los seres humanos requirieron una bomba. Alrededor del año 1500 a.C. surgió primera máquina de elevación de agua. Esta máquina fue accionada por el trabajo humano o animal. Las bombas, aunque son el resultado de conceptos muy antiguos, solamente llegaron a ser construidas para el uso real a principios del siglo XIX. En medio de la revolución industrial, surgieron múltiples avances. La bomba de agua, demuestra su importancia, y el cual se le añade más tecnología a medida que pasan los años. La Bombas de Agua Es una herramienta muy manejada, ya que con ella logra surtir de agua a zonas donde el caudal no tiene la fuerza necesaria para ser distribuida por la red de suministro, también suelen ser utilizadas en zonas donde no existe una red de agua potable y debe surtirse de forma directa a los tanques o depósitos, siendo una herramienta completamente útil para todas estas labores. Para seleccionar el tipo de bomba debemos: a) Determinar la potencia de la bomba para que el rendimiento sea óptimo. b) Calcular la altura manométrica (altura de aspiración y la altura de impulsión, imagen 1) y la potencia necesaria. c) Calcular las pérdidas de carga por el rozamiento con la tubería, accesorios, longitud total, etc., d) Una vez calculada la altura manométrica y la cantidad de litros que la bomba debe de mover, se selecciona el modelo con la potencia adecuada valiéndose de la ayuda de las tablas que todos los fabricantes incluyen en sus catálogos.
  3. 3. Imagen 1 altura nanométrica total  Sistemas de distribución Para brindar los servicios sanitarios y de agua potable existen diferentes sistemas de distribución de agua potable y recolección de agua negras. a) Alimentación directa. En este caso el suministro de agua se efectúa directamente de la línea de alimentación. El agua caliente parte de un calentador que es alimentado desde la toma domiciliaria. Los sistemas de alimentación directos son más económicos y fáciles de construir. b) Alimentación por gravedad Este sistema cuenta con un depósito (tinaco) el cual es alimentado directamente por la red de distribución. Por lo general este depósito se localiza en la planta superior. Para controlar el flujo de llenado del tinaco cuenta con una válvula de flotador, cuando el nivel del agua desciende, también lo hace la palanca
  4. 4. del flotador y abre la entrada de alimentación, que vuelve a cerrar cuando el agua, alcanza su nivel dentro del depósito a una determinada altura. Generalmente, desde su base surge la tubería: • Una alimenta las llaves de agua fría y los depósitos de los inodoros. • La otra va al depósito de agua caliente o boiler. • En ambos casos, se deben de contar con una llave al inicio de la toma; que permita interrumpir el suministro en caso de ser necesaria una reparación. La mayoría de los usuarios, prefiere este sistema de alimentación por gravedad, debido a que las interrupciones del servicio y bajas presiones en las redes de distribución son muy frecuentes. Imagen 2 componentes de una bomba de agua
  5. 5. La Cavitación en la Bomba de agua Para que una bomba pueda bombear un líquido o fluido (figura 3), es necesario que esta esté cebada o purgada la tubería. Esto es una operación previa antes de prender la bomba, un cebado es básico. Sin el cebado, la bomba no funcionará y sufrirá sobrecalentamiento, daños en el sello mecánico, sistema eléctrico, etc., Figura 3 toma de succión y descarga de una bomba de agua. Todas las bombas para agua están susceptibles de desgaste, disminución de bombeo, vibración, ruido anormal, etc., cuando una bomba mueve un fluido a través de los alabes del impulsor (figura 4), se agrega energía en forma de velocidad; esta velocidad disminuye y la energía se convierte en presión. La cavitación puede ser el principal problema en lo que se refiere al bombeo de fluidos. En numerosas ocasiones, se considera que la cavitación es un problema de la bomba, o que es un problema de la instalación de la bomba, que no se instaló correctamente. Sin importar el tipo de bomba: Sea centrífuga, de desplazamiento positivo, autocebantes, sumergibles, etc., todas pueden sufrir los efectos de la cavitación. Esta expresión se precisa como: La producción de burbujas de vapor o de gas en un líquido, ocasionada por las alteraciones que éste experimenta debido a las múltiples presiones que está sometido. En una bomba hay dos zonas donde puede producirse el fenómeno de la cavitación:
  6. 6. a) En el ojo del rodete o de aspiración (figura 4 y 5). Se produce cuando existe demasiado vacío que excede la presión del vapor del líquido bombeado. El líquido hierve y se separa del resto. Las bolsas de vacío aparecen en el centro del impulsor, que es la zona de más baja presión, y se desplazan hasta su implosión o colapso. b) En el caracol del impulsor (figura 4). Esta situación se da cuando la altura de descarga es demasiado alta, desplazando el punto de trabajo hacia la izquierda y fuera de la curva de funcionamiento. La cavitación se localiza entre el extremo del álabe del rodete y donde acaba la envolvente del cuerpo. Figura 4 corte transversal de la succión de una bomba de agua La cavitación en la carcasa o de impulsión es, mucho más destructiva que la cavitación de succión. Cuando una bomba cavita, provoca ruido como si la bomba tuviera piedras en su interior e impactaran constantemente. La forma de detectar la cavitación en una bomba es tomar: a) Lecturas de presión aspiración. b) Lecturas de presión impulsión. c) Lecturas de la velocidad de trabajo de la bomba (RPM) Con esta investigación, se examinaremos las curvas características de la bomba, y estableceremos dónde está trabajando la bomba. Si sospechamos que la bomba padece de una “cavitación de succión” la lectura del manómetro en la brida de succión indicará un nivel de vacío importante, igualmente deberemos de revisar la memoria de cálculos de
  7. 7. la altura neta positiva en la aspiración (NPSH). Indudablemente, si abrimos la bomba y se observa algún ataque similar a los descritos, entonces la cavitación ya deja de ser una sospecha. Figura 5 impulsor con severos daños por efectos de cavitación. La curva característica de una bomba Es un gráfico que representa la relación única de Carga “H” – Caudal “Q” que garantiza la bomba a determinada velocidad de rotación de su impulsor (figura 6). Figura 6 grafico relación de carga / caudal
  8. 8. De esta forma, los constructores de bombas, suelen crear catálogos, desde los cuales el proyectista de los sistemas de bombeo, pueda escoger la curva característica de la bomba (figura 7) en función del punto de operación. Los fabricantes proporcionan 3 tipos de curvas características: a) Curva altura-caudal (presión-caudal): Relación entre las presiones y el caudal que da la bomba. b) Curva potencia-caudal: Relación entre la potencia consumida por la bomba (w) y el caudal que aporta. c) Curva de rendimiento en función del caudal (potencia-presión): Relación entre la potencia y presión Además, la velocidad de la bomba (RPM)  Las Unidades de medida utilizadas en las curvas: ▪ La presión en Metro columna agua ▪ El caudal en m³/s ▪ La velocidad en revoluciones por minuto ▪ La potencia en watts
  9. 9. figura 7 curva característica de bomba centrifuga 1750 R.PM.
  10. 10. Bibliografía Consultada: 1) Electricidad Ferrero. (8 agosto, 2016). Historia de las bombas de agua. mayo 2019, de Electricidad Ferrero Sitio web: http://electricidadferrero.com/historia-de-las-bombas- de-agua/ 2) Mj Box Tool. (No tiene año la publicación). Historia y tipos de Bombas de Agua. Mayo 2019, de Mj Box Tool Sitio web: http://mj-box-tool.com/historia-y-tipos-de-bombas- de-agua/ 3) Lagua. (No tiene fecha de publicación). Los pioneros del agua en la historia. Mayo 2019, de Lagua Sitio web: https://www.iagua.es/noticias/locken/17/02/08/pioneros- agua-historia 4) Electricidad ferrero. (s. f.). historia de las bombas de agua. Recuperado 3 de diciembre de 2019, de http://electricidadferrero.com/historia-de-las-bombas-de-agua/ 5) compresores de aire. (s. f.). Las Bombas de Agua Tipos y Características Como Elegirla de Manera Adecuada. Recuperado 25 de enero de 2020, de https://compresoresdeaire.xyz/bombas-de-agua/ 6) San Juan, D. (2018, diciembre 17). Cavitación de bomba centrífuga. Recuperado 22 de marzo de 2020, de https://0grados.com.mx/cavitacion-de-bomba-centrifuga/ 7) ¿cómo funciona una red hidráulica en casa? (s. f.). recuperado 15 de marzo de 2020, de http://redhidraulica.blogspot.com/2014/03/como-funciona-una-red-hidraulica-en- casa.html 8) Aprende a calcular tu bomba. (s. f.). Recuperado 27 de febrero de 2020, de https://www.yaros.es/es/261160/empresa-blog-aprende-a-calcular-tu-bomba.html 9) Barreto, Ma. A. (2015, marzo 19). Cavitación- hidráulica. Recuperado 6 de abril de 2020, de https://es.slideshare.net/marilej/cavitacion-hidraulica

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