Anomalías en los flujos de líquidos


 

 Anomalías en los flujos de líquidos

  1. DESPEGUE DEL FLUIDO DE LAS PAREDES DE LA TUBERIA.

El flujo cercano a las paredes de la tubería, viene caracterizado por una capa límite. Esta capa, cuando el fluido intercepta un cuerpo de perfil redondeado, va creciendo de tamaño en el sentido de la corriente hasta que ocupa toda la sección de la tubería y el perfil de velocidad se hace más acusado en el centro de la misma, conforme se avanza en el sentido de circulación del fluido.

Aplicando la ecuación de Bernouilli, este gradiente de velocidad lleva consigo un gradiente negativo de presión, en la capa límite, en el sentido de avance de la corriente.

A veces, como en el caso de un difusor o cuando existe un álabe, puede ocurrir que el gradiente negativo de presión sea tan fuerte que es posible que en las proximidades de la pared, la presión no sea suficiente para mantener la vena pegada a la misma y se produzca el desprendimiento de la capa límite incluso, más delante de este punto de separación, pueden producirse torbellinos con venas junto a la pared que tienen velocidades en el sentido contrario a la medida de la tubería.

 

Anomalías en los flujos de líquidos

 

La separación también se produce cuando el fluido atraviesa una esquina brusca, o en el caso de un ensanchamiento brusco como puede ocurrir en el caso de una válvula en una posición próxima a su cierre, en una válvula de mariposa, etc. Esta separación se denomina “separación geométrica”.

 

Anomalías en los flujos de líquidos

 

Estos despegues o separaciones, llevan consigo una considerable pérdida de carga, por lo que se debe procurar evitarlos.

 

  1. CAVITACIÓN.

Se ha visto que los despegues se producen cuando la presión estática decrece. Hay otro fenómeno provocado también en zonas de presión estática muy baja, que es el de la evaporación de líquido en estas zonas cuando la presión estática en ellas es inferior a la presión de vapor del líquido a la temperatura en que se encuentra. Este fenómeno se denomina cavitación.

En estos casos se forma una burbuja o lo que es más corriente un número indeterminado de pequeñas burbujas de vapor, que pueden reunirse formando burbujas mayores si se mantiene o aumenta el bajo valor de la presión. Estas burbujas más adelante se colapsan si la presión vuelve  a estar por encima de la tensión de vapor. La aparición de estas burbujas y el ruido producido al colapsarse, son típicos del fenómeno de la cavitación.

La cavitación es tanto más probable cuanto menor sea la presión y cuanto mayor sea la presión de vapor del fluido. Normalmente el riesgo mayor se encuentra en las aspiraciones de las bombas, en fluidos con temperaturas elevadas (agua sobrecalentada), o en las zonas en las que se pueden producir despegues.

Cuando las burbujas se colapsan cerca de la pared de la tubería (o de la válvula, álabe, etc.), se producen impactos en ésta que debido a su fenómeno acumulativo provocan erosiones en la zona donde tiene lugar y otros fenómenos como una excesiva vibración. El efecto final es similar a una corrosión acelerada. Las superficies dañadas por efecto de la cavitación, presentan un aspecto similar al producido por “arañazos”.

 

Anomalías en los flujos de líquidos

 

La cavitación es un fenómeno que, por sus consecuencias, hay que evitar; un correcto trazado de los perfiles o una presión estática suficientes, son mediadas que tienden a evitarla.

 

La posibilidad de que se produzca cavitación en unas determinadas condiciones viene dada por la expresión:

 

Anomalías en los flujos de líquidos

 

Para bombas se suele emplear una magnitud característica del conjunto bomba-sistema llamada NPSH (Net Positive Suction Head), que significa altura de aspiración neta positiva.

Para las válvulas, se utiliza la expresión (ASHRAE):

(Hd-Hv) / (Hu-Hd)

Donde los subíndices d y u significan respectivamente aguas abajo y arriba, y H son presiones divididas, por ejemplo para las válvulas de asiento el coeficiente de descarga varía para valores del índice de cavitación inferiores a 0,8.

Para válvulas de compuerta, el coeficiente de descarga empieza a reducirse para valores del índice de cavitación por debajo de 1,5 al 10% de apertura y por debajo del 2% al 40% de apertura.

Escrito por : Carlos Esperón

Director Oficina Técnica  Edificación

Grupo ABN

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