Laboratorio de Cavitación

INFORME DE LABORATORIO DE CAVITACIÓN
Robbinson
Código 2009xxxxxx
1. INTRODUCCIÓN
En la práctica son innumerables los problemas hidrodinámicos relacionados con la

cavitación. Este fenómeno es de suma importancia para el diseño instalación y
explotación de máquinas hidráulicas, incluso de las hélices propulsoras de los barcos y
transmisiones hidrodinámicas.
La cavitación en bombas y turbinas produce dos efectos perjudiciales: disminución del

rendimiento y erosión. La aparición de la cavitación en bombas está íntimamente
relacionada con el tipo de bombas, ya que está estrechamente relacionados con el
número específico de revoluciones; con la altura de suspensión de la bomba y con las
condiciones de servicio de la y con las condiciones de servicio de la bomba, puesto que
la bomba nunca debe exceder el máximo permisible para que no produzca la cavitación.
2. OBJETIVOS
General
Estudiar el comportamiento de una bomba centrifuga e identificar los procesos del

fenómeno de cavitación.
Específicos
 Obtener los resultados experimentales para realizar la curva de operación de la

bomba (H vs Q)
 Obtener los resultados experimentales para realizar la curva del NPSH3 de la
bomba (NPSH3 vs Q)
 Calcular las presiones de salida tal que se produzca cavitación con el fin de
comparar los resultados experimentales con los teóricos
3. MATERIALES
A continuación se enlistan los componentes del banco de pruebas:
 Nivel (1)
 Termómetro (1)
 Caudalímetro (1)
 Válvula de succión (1)
 Válvula de descarga (1)
 Manómetros (2)
 Vacuómetro (1)
 Bomba (1)
 Interruptores (2)
4. MARCO TEÓRICO
La cavitación es un fenómeno indeseable que puede ocurrir durante el funcionamiento
de las bombas centrifugas. Es importante señalar que la cavitación se produce debido a
algún error durante el diseño del sistema de bombeo.
Si la bomba centrífuga trata de expulsar más líquido del que puede absorber se producirá
un efecto de vacío en el interior de la bomba. Esto, obviamente, reducirá la presión por
lo que se producirán burbujas de vapor que principalmente rozarán a los álabes de los
impulsores de la bomba, sin dejar de afectar otros componentes.
La cavitación tiene un efecto realmente destructivo en la estructura de la bomba

centrífuga. Entre las características de una bomba centrifuga que ha sufrido daños por
cavitación puede destacarse la erosión de los impulsores de la bomba centrifuga, la cual
se da a tal grado, que las paredes del mismo pueden llegar a alcanzar el espesor de un
papel, e inclusive, presentar grandes perforaciones con bordes muy afilados.
La cavitación es la formación de bolsas y burbujas de vapor en un medio líquido

inicialmente homogéneo. Se puede definir mecánicamente como la ruptura del medio
de líquido continuo bajo el efecto de tensiones excesivas. Con este último término se
sobreentiende la noción de umbral a partir del cual no se puede asegurar la cohesión
del líquido. La cavitación puede producirse en el caso de un líquido en reposo o en la
circulación del líquido. Un ejemplo simple en el ámbito médico, que todos podemos
observar, es el llenado de una jeringa por aspiración; si la aspiración es demasiado
intensa, vemos aparecer una burbuja de gas en la jeringa.
Este fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones, dando la impresión
de que se tratara de grava que golpea en las diferentes partes de la máquina. Existe una
manera de hacer pasar el agua del estado líquido al gaseoso cuando está a
temperatura constante; es suficiente con hacer bajar convenientemente la presión
Cuando esta depresión que lleva a la vaporización del líquido es local lo llamamos
fenómeno de cavitación, y se manifiesta por la aparición de bolsas de aire y burbujas.
Cuando esta depresión está focalizada, tras la formación de o de las burbujas, se
reequilibran muy rápidamente las presiones en el seno del fluido lo que implica una
implosión .Esta brutal implosión es fuente de ruido. Este fenómeno violento puede
afectar a las superficies que han creado este fenómeno y que se encuentran próximas a
la burbuja de cavitación.
5. FASES DEL PROCEDIMIENTO
Inicialmente, se verifica que el banco no se encuentre energizado, se identifican las

partes del mismo, y al igual se debe tener las válvulas de succión y descarga
completamente abiertas. El tanque, debe tener el nivel indicado que es de 32 cm a partir
de la línea de succión.
Se debe examinar cada uno de los componentes del banco, es decir, observar si no se
presentan fugas o se presentan ruidos extraños. Una vez tomadas todas las
precauciones necesarias se procede a la toma de datos. Se deberá tener en cuenta los
siguientes pasos:
a) Se deja la válvula de descarga completamente abierta y la otra se abre

progresivamente hasta llegar a los siguientes caudales (dados por la guía del
laboratorio) 6,8, 10, 12, 14, 16 el cual están medidos en galones por minuto.
b) Se toman los datos que arrojan los manómetros de la válvula de succión y
descarga dependiendo de los caudales que se estén utilizando, al igual se
deberá tener en cuenta la temperatura a medida que se varia el caudal.
c) Se mide el diámetro tanto de la tubería de succión como la de descarga, para
así poder hallar las respectivas velocidades, las cuales varían con el caudal.
d) Se repite el procedimiento anterior para la válvula de succión completamente
abierta y la válvula de descarga abierta progresivamente para los distintos
caudales.
6. RESULTADOS
6.1. prueba en condiciones normales @20°C
Q PE PS P ∆𝑷@ 𝟑%
Gal Bar KPa Bar KPa KPa KPa
16 0 0 1,60 1600 1600 1552
14 0 0 1,80 1800 1800 1746
12 0 0 1,90 1900 1900 1843
10 0 0 2,00 2000 2000 1940
8 0 0 2,10 2100 2100 2037
6 0 0 2,20 2200 2200 2134
6.2. NPSH 3 @20°C
Q PE PS P
Gal Bar KPa Bar KPa KPa
16 -0,22 -220 1,70 1700 1920
14 -0,10 -100 1,80 1800 1900
12 -0,10 -100 1,90 1900 2000
10 -0,05 -50 1,95 1950 2000
8 -0,12 -120 2,10 2100 2220
6 -0,10 -100 2,10 2100 2200
6.3. prueba en condiciones normales @50°C

Q PE PS P ∆𝑷@ 𝟑%
Gal Bar KPa Bar KPa KPa KPa
16 0 0 1,7 1700 1700 1649
14 0 0 1,8 1800 1800 1746
12 0 0 1,9 1900 1900 1843
10 0 0 1,95 1950 1950 1892
8 0 0 2,1 2100 2100 2037
6 0 0 2,1 2100 2100 2037
6.4. NPSH 3 @20°C
Q PE PS P
Gal Bar KPa Bar KPa KPa
16 -0,14 -140 1,70 1700 1840
14 -0,18 -180 1,80 1800 1980
12 -0,13 -130 1,90 1900 2030
10 -0,14 -140 1,95 1950 2090
8 -0,10 -100 2,10 2100 2200
6 -0,09 -90 2,10 2100 2190
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS
7.1. Curvas
 Curva característica
CURVAS CARACTERÍSTICAS
23
22
H (mcda ) 21
20
19
18
17
16
6 8 10 12 14 16
CAUDAL (gpm)
20°C 50°C
 Curva H vs Q junto con NPSH3 a 20°C
Q VS H @20°C
24
23
22
21
H (mcda )
20
19
18
17
16
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
CAUDAL (GPM)
Condiciones Normales NPSH 3%
 Curva H vs Q junto con NPSH3 a 50°C

Q VS H @50°C
22
21
20
H (mcda )
19
18
17
16
6 8 10 12 14 16
CAUDAL (GPM)
Condiciones Normales NPSH 3%
7.2. Determinación de la presión de entrada
En la guía facilitada, se presenta recomienda despreciar las perdidas por fricción y por
cambio de altura, por lo que el cálculo del NPSH, se reduce a la siguiente expresión.
𝑝𝐸 − 𝑝𝑣
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟𝑒𝑞 =
𝛾
De la cual, lo único que se desconoce es 𝑝𝑣 . Despejando
𝑝𝑣 = 𝑝𝐸 − 𝛾 (𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟𝑒𝑞 )
Otra fórmula importante es la del cálculo porcentual del error, dicha es
𝑝𝑣 𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒐 − 𝑝𝑣 𝒓𝒆𝒂𝒍
𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = | | ∗ 100%
𝑝𝑣 𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒐
 para la temperatura de 20°C
𝐾𝑁
𝛾 = 9.79
𝑚3
𝑝𝑣 = 𝑝𝐸 − 9.79 (𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟𝑒𝑞 )
 para la temperatura de 50°C
𝐾𝑁
𝛾 = 9.79
𝑚3
𝑝𝑣 = 𝑝𝐸 − 9.79 (𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟𝑒𝑞 )
PE
Q ERROR
Teórica Experimental
Gal KPa KPa (%)
16 -0,145 -0,14 3%
14 -0,153 -0,18 17%
12 -0,162 -0,13 20%
10 -0,166 -0,14 16%
8 -0,179 -0,1 44%
6 -0,179 -0,09 50%
7. CONCLUSIONES
8. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA
MATAIX, Claudio. Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas. Ediciones del castillo

SA. Segunda edición. Madrid. 1986

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INFORME DE LABORATORIO DE CAVITACIÓN

En la práctica son innumerables los problemas hidrodinámicos relacionados con la

La cavitación en bombas y turbinas produce dos efectos perjudiciales: disminución del

Estudiar el comportamiento de una bomba centrifuga e identificar los procesos del

 Obtener los resultados experimentales para realizar la curva de operación de la

A continuación se enlistan los componentes del banco de pruebas:

La cavitación tiene un efecto realmente destructivo en la estructura de la bomba

La cavitación es la formación de bolsas y burbujas de vapor en un medio líquido

5. FASES DEL PROCEDIMIENTO

Inicialmente, se verifica que el banco no se encuentre energizado, se identifican las

a) Se deja la válvula de descarga completamente abierta y la otra se abre

6.1. prueba en condiciones normales @20°C

6.2. NPSH 3 @20°C

6.3. prueba en condiciones normales @50°C

6.4. NPSH 3 @20°C

 Curva H vs Q junto con NPSH3 a 20°C

Condiciones Normales NPSH 3%

 Curva H vs Q junto con NPSH3 a 50°C

Condiciones Normales NPSH 3%

7.2. Determinación de la presión de entrada

De la cual, lo único que se desconoce es 𝑝𝑣 . Despejando

Otra fórmula importante es la del cálculo porcentual del error, dicha es

 para la temperatura de 20°C

MATAIX, Claudio. Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas. Ediciones del castillo

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