Cavitación de bombas: teoría y cálculo
Descripción general del fenómeno de cavitación
La presión de vaporización de un líquido es la presión de vaporización del líquido (presión de vapor saturado). La presión de vaporización de un líquido está relacionada con la temperatura. A mayor temperatura, mayor presión de vaporización. La presión de vaporización del agua limpia a temperatura ambiente (20 °C) es de 233,8 Pa, mientras que la del agua a 100 °C es de 101296 Pa. Por lo tanto, el agua limpia a temperatura ambiente (20 °C) comienza a vaporizarse cuando la presión desciende a 233,8 Pa.
Cuando la presión de un líquido se reduce a la presión de vaporización a una temperatura determinada, se forman burbujas, fenómeno conocido como cavitación. Sin embargo, el vapor dentro de la burbuja no es completamente vapor de agua, sino que también contiene gas (principalmente aire) disuelto o en forma de núcleos.
Cuando las burbujas generadas durante la cavitación fluyen a alta presión, su volumen disminuye e incluso estallan. Este fenómeno, en el que las burbujas desaparecen en un líquido debido al aumento de presión, se denomina colapso por cavitación.
El fenómeno de cavitación en la bomba
Cuando la bomba está en funcionamiento, si la zona local de su parte de rebose (generalmente en algún lugar detrás de la entrada del álabe del impulsor), por alguna razón, cuando la presión absoluta del líquido bombeado cae a la presión de vaporización a la temperatura actual, el líquido comienza a vaporizarse allí, generando vapor y formando burbujas. Estas burbujas fluyen hacia adelante con el líquido y, cuando alcanzan cierta presión alta, el líquido a alta presión alrededor de las burbujas las obliga a contraerse bruscamente e incluso a estallar. Cuando la burbuja estalla, las partículas de líquido llenan la cavidad a gran velocidad y chocan entre sí, formando un golpe de ariete. Este fenómeno puede causar daños por corrosión en los componentes de sobrecorriente cuando ocurre en la pared sólida.
Este proceso es el proceso de cavitación de la bomba.
Influencia de la cavitación de la bomba
Producen ruido y vibración.
Daños por corrosión en componentes de sobrecorriente
Degradación del rendimiento
ecuación básica de cavitación de la bomba
El margen de cavitación de la bomba NPSHr también se denomina margen de cavitación necesario, y en el extranjero se denomina altura neta positiva necesaria.
NPSHa: El margen de cavitación del dispositivo, también llamado margen de cavitación efectivo, es proporcionado por el dispositivo de succión. Cuanto mayor sea el NPSHa, menor será la probabilidad de cavitación de la bomba. El NPSHa disminuye con el aumento del tráfico.
Relación entre NPSHa y NPSHr cuando cambia el flujo
Método de cálculo de la cavitación del dispositivo
hg=Pc/ρg－hc－Pv/ρg－[NPSH]
[NPSH]-Margen de cavitación admisible
[NPSH] = (1,1 ~ 1,5) NPSHr
Cuando el caudal sea grande, tome un valor grande, y cuando el caudal sea pequeño, tome un valor pequeño.
Fecha de publicación: 22 de enero de 2024