1. INTRODUCCINEs importante para el estudiante de ingeniera civil conocer factores que pueden resultar desfavorables en la realizacin de una obra tanto en el costo adicional que pudo no estar previsto o en el tiempo de culminacin de la obra. En la rama de hidrulica el fenmeno de cavitacin es un suceso muy comn en obras en las que no se ha realizado una correcta aplicacin de los elementos que intervienen en las instalaciones. As tambin no se podra entender cmo ocurre la cavitacin sin un conocimiento previo de lo que es la presin de vapor de un lquido.Por tal motivo en el presente informe se abordan estos temas incluyendo dos ejercicios que incluyen aplicaciones de la condicin de no cavitacin.2. MARCO TERICO2.1 PRESIN DE VAPOR.Imaginemos un recipiente cerrado que contiene un lquido a una temperatura dada, las molculas de este lquido no se encuentran quietas, todas estn en movimiento constante con una energa cintica media; pero en realidad cada molcula tiene una energa cintica distinta, unas ms altas que otras. Es natural por eso que alguna de stas molculas, bsicamente las molculas de la superficie, escapen de la superficie y pasen de estado lquido a vapor.Ahora en el espacio libre, habr molculas que colisionarn con otras, unas ganarn ms energa y otras la perdern regresando del estado vapor al estado lquido. Cuando la cantidad de molculas que se evaporan sea la misma cantidad de molculas que se condensan, ocurrir la presin de vapor.Existen lquidos que requieren que ms molculas pasen al estado vapor para alcanzar el equilibrio que se acaba de mencionar. Estos lquidos tendrn una presin de vapor alta.

Analicemos el caso del agua

A una temperatura de 100oC la presin de vapor del agua ser de 76 Torr que equivale 1 atm que es la presin atmosfrica a nivel del mar2.2 CAVITACIN.Este fenmeno es muy comn en bombas hidrulicas y en tuberas, para entender mejor la cavitacin debemos recordar la ecuacin de Bernoulli:

Donde podemos ver como se relacionan la energa cintica referente a la velocidad, la energa potencial referente a qu altura est un punto de otro y por ltimo, la presin en un punto.Veamos el siguiente grfico.

El agua pasa por la cavidad central de la bomba (punto 1), pero cuando stas molculas de agua pasan por los labes (punto 2) alcanzan una velocidad muy alta. Guindonos de la ecuacin de Bernoulli deducimos que si en el punto 2 hay un aumento considerable de la energa cintica y haciendo la acotacin de que en el punto 1 y 2 las energas potenciales son prcticamente las mismas, entonces la presin disminuye considerablemente tambin.Ahora si la presin en el punto 2 disminuye a niveles ms bajos que la presin de vapor del lquido, entonces ocurrir un repentino cambio de fase de lquido a vapor (vaporizacin), producindose burbujas. Estas burbujas viajarn a zonas de mayor presin e implosionarn (regresan al estado lquido de manera muy violenta) ocasionando daos en la zona del material donde ocurre este fenmeno.

Acabamos lo que puede producir la cavitacin en una bomba hidrulica, a continuacin veremos cmo ocurre este fenmeno en una vlvula.

Vemos que en una vlvula, si sta es de cierre parcial, quedar una zona estrecha donde la velocidad de las molculas de agua ser muy alta, y nuevamente basndonos en la ecuacin de Bernoulli, la presin en ese punto bajar. Cuando alcance niveles ms bajos que su presin de vapor, entonces se formarn burbujas que implosionarn cuando pasen repentinamente a una zona de mayor presin.Y en tuberas:

Al viajar las molculas de agua una zona de mayor cota, la presin interna disminuye, formndose burbujas que lo luego desaparecern al pasar a una zona de mayor presin.2.3 CONCEPTO DE NSPH.La altura neta positiva de aspiracin, es una condicin requerida para evitar la formacin de burbujas en el impulsor de la bomba. La idea es que la mnima presin que ocurre en el rodete de la bomba, sea mayor que la presin de vapor.A continuacin analizaremos las definiciones de NSPH requerido y NSPH disponible.Ecuacin de Bernoulli

Despejamos la presin de entrada a la bomba

Descontando las prdidas de energa por los choques se obtiene la presin mnima que tiene que ser mayor que la presin de vapor.

Ordenando los trminos obtendremos los que dependen de la instalacin y los que dependen de la bomba.

Por el lado izquierdo tenemos a la NSPH disponible que rene los trminos que dependen de la instalacin y por el lado derecho, tenemos a la NSPH requerida que involucra a los trminos que dependen de la bomba.Por lo tanto la condicin de cavitacin consiste en que: