3 preguntas sobre hidráulica

Quería realizarte tres preguntas sobre hidráulica.
La primera es sobre el golpe de ariete. ¿Este fenómeno depende de la longitud de la tubería? ¿Por qué?
2ª pregunta: la reacción de lanza que empuja a un bombero que sostiene una manguera ¿qué fórmula tiene? Yo tengo una pero no sé si es correcta, F=2·D·P. Mi duda se basa en que pienso que sería más razonable F=pi·D·P. Así tendríamos F=P/Superfice.
3ªpregunta: El fenómeno de cavitación en una tubería tengo entendido que sería como una especie de resonancia en la que entra el caudal que circula por la tubería a una determinada velocidad y en unas determinadas condiciones (tipo de tubería, forma, rugosidad, etc.) por lo que su solución pienso estaría tanto en aumentar como en disminuir el caudal.
Sobre esta tercera pregunta, me gustaría que me confirmases el razonamiento y que hicieses las matizaciones que vieras oportunas.

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Respecto a la primera: Sí si depende de la longitud, contra más longitud más fgolpe de ariete y a mayor diámetro también mayor golpe de ariete porque en ambos casos hay más volumen de agua moviéndose en la tubería antes de ser frenado.
2ª- contestaré más adelante
3ª. La cavitación es que se produce en el seno de la masa fluida zonas de baja presión que llegan a estar sometidas a vacío, y donde el fluido se vaporiza. Generalmente es que el fluido no se mueve en un régimen laminar. Por lo que la solución es disminuir el caudal. Puede que aumentando en algún caso real parecerá que disminuye la cavitación (por observarse menos ruidos o golpes) pero lo que ocurre será que sus condiciones han variado pero no solo ha cesado sino empeorado.
Gracias por esta primera respuesta.
Sobre la tercera pregunta tiene origen en una pregunta de un test. Y aunque me ha quedado bastante más claro el fenómeno de la cavitación no sé aun la respuesta que pondría. La pregunta es la siguiente:
El fenómeno de cavitación se soluciona:
a) Aumentando el caudal y aumentando rpm
b) Disminuyendo el caudal y aumentando rpm
c) Aumentando el caudal y/o disminuyendo rpm
Por la explicación dada debería ser la b la opción correcta. ¿Pero qué tienen que ver las rpm? Me supongo que se referirá al motor que mueve el agua al cual me imagino que se le presupone la relación inamovible Más rpm --> más caudal. Por lo que no me cuadra ninguna respuesta.
Un saludo y gracias
Los elementos giratorios donde es muy importante la no-aparición del fenómeno de la capitación son : las hélices de los barcos, las turbinas hidráulicas y las bombas.
Como en las respuestas posible no hay relación directa entre rpm y caudal, pienso que se esta refiriendo a la fase de diseño, pues todos ellos se pueden diseñar para distintas velocidades, y concretamente pienso que principalmente se refiere a turbina hidráulica o bombas, pues no tiene mucho sentido hablar de modificar el caudal en una hélice de barco (pues en el caso del barco solo podemos controlar el caudal por la velocidad de la hélice).
Te recomiendo las páginas web siguientes
http://es.wikipedia.org/wiki/Cavitaci%C3%B3n
http://html.rincondelvago.com/cavitacion_3.html
BOMBAS 04-cavitacion [v6.0].cwk y de esta la ultima pagina
Aquí te explican el fenómeno de la cavitación mejor de lo que yo pueda hacer.
Entiendo que la respuesta correcta es la "c", aumentando el caudal y disminuyendo las rpm.
Respecto a la 2ª pregunta que aún te la debo te diré que he estado buscando algo sobre el asunto pero no he encontrado. Para mí la fuerza que se produce es: F=P*Superfice (ojo no F=P/Superfice como pones en el texto supongo que por error).
Respecto a la formula que tienes F=2. D.P, te diré que es una formula incongruente pues si aplicamos las unidades nos resulta D(cm)*P (kg/cm^2) = F (kg/cm), y kg/cm no es una unidad de fuerza.
Gracias por las molestias que te estás tomando.
Respecto al comentario sobre la segunda pregunta veo que hice dos fallos al enunciarla. Uno es el que dices F=P·S. Y el segundo viene precisamente por tu comentario de unidades, para mí lo lógico sería (por tema de unidades) F=pi·r^2·P. Yo ya lo estuve buscando y no encontré la solución y me imagino que las palabras claves fuerza de lanza no serán muy apropiadas pero no sé con que más buscar.
Sobre las páginas que me pones iré a echarles un vistazo a ver si por fin me aclaro.
Efectivamente tienes razon ya que la fuerza de empuje es la que formulas: F=pi·r^2·P. Ten en cuenta que "pi·r^2=S" es decir es la superficie de la formula F =P*S. Ambas formulas son iguales
Hola, me he mirado las páginas que me has recomendado y ahora entiendo perfectamente lo que es la cavitación. Pero veo también que el tema es bastante complejo.
Sin embargo la pregunta que originó mi pregunta sé a ciencia cierta que tiene que ser de naturaleza mucho más sencilla, aún así su repuesta no me queda totalmente segura. Creo también que sería la 'c' (Aumentando caudal para la refrigeración del líquido y/o disminuyendo las rpm para que se creen menos vacíos al disminuir la velocidad de giro de la hélice impulsora)
Mi duda sigue estando presente porque entiendo que un aumento del caudal, si consideramos el diámetro de la cañería constante conllevaría un aumento de la velocidad del líquido que aumentaría también la posibilidad de cavitación.
En fin que no me queda claro del todo.
También para mi el tema de la cavitación es un tema complejo. Personalmente creo que en la realidad los cálculos solo conducen a una situación más o menos aceptable que luego hay que verificar en la practica y ensayar con ella (modelos o a escala reducida). Los fabricantes de equipos tienen experiencia acumulada mediante el sistema de error-corrección-mejora. Sin embargo no suele ser tampoco desusual en la industria que equipos bien diseñados y ensayados caviten y haya que acudir a las soluciones de recubrimientos especiales en bombas o en turbinas mediante materiales de mayor dureza superficial, para que aun existiendo una cierta cavitación no se produzca la destrucción acelerada del elemento y se pueda seguir funcionando en esas condiciones.
Ciertamente parecería más lógico disminuir caudal y disminuir velocidad. Yo me inclinaría por esta posibilidad. Sin embargo el cuestionario no la da como posible. Desde luego que aumentando rpm se agrava el asunto, lo que hace rechazar las otras dos posibilidades. Pienso que el aumento del caudal conllevaría también un aumento de la presión en la vena fluida. Tampoco el problema define donde se produce esta cavitación y pienso que es importante para conocer las condiciones de la cavitación.
Bueno la verdad es que yo solo llego hasta aquí. Quiero decir que no puedo aclarar o profundizar más en el asunto.
Se ha aclarado hasta donde se ha podido y se ha reconocido la limitación de la respuesta antes de conjeturar con una respuesta posiblemente incierta.
Muchas gracias por las molestias tomadas.
Por lo dicho puntúo la resolución con un 4 sobre 5

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