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Orientador: João Batista Aparecido / Banca: Jose Luiz Gasche / Banca: Paulo Gilberto de Paula Toro / Resumo: Cavitação em bombas centrífugas é a formação de bolhas de vapor do fluido bombeado na região de sucção do equipamento. As bolhas de vapor formadas em algum local do escoamento, em geral na região de sucção da bomba, entrarão posteriormente em colapso. Este fenômeno é importante cientificamente, tecnicamente e economicamente. Cientificamente é interessante, pois envolve o escoamento de um fluido em estado líquido, simultaneamente ocorre a formação de bolhas de vapor, que também escoam juntamente ao fluido líquido. O processo de vaporização e condensação de um fluido é complexo, pois envolve mudança de fase, um fenômeno térmico não linear. Tecnicamente, é importante porque quando o escoamento se dá com cavitação os parâmetros hidrodinâmicos do escoamento bem como da bomba, em geral, são fortemente alterados na direção termodinâmica de maior produção de irreversibilidades. Economicamente, é custoso porque a cavitação, em geral, leva a perda de eficiência termodinâmica dos processos e em conseqüência haverá maior custo na produção de um dado bem, diminuindo a eficiência econômica e a competitividade da empresa. O escoamento com cavitação na sucção de bombas apresenta três aspectos danosos principais: cavitação pulsante com baixa vazão; cavitação não pulsante com baixa altura útil; e erosão cavitacional. A cavitação pulsante é caracterizada por grande formação de bolhas de forma transitória com baixa freqüência e grande amplitude, gerando forças vibratórias importantes no sistema de bombeamento. A cavitação pulsante também causa colapso do fluxo de massa do fluido bombeado com valores que vão do fluxo normal da instalação até valores quase nulos, transitoriamente. Na cavitação pulsante a erosão cavitacional e a queda na altura útil são pequenas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Cavitation in centrifugal pumps is the development of vapor bubbles from the pumped liquid into equipment suction region. Vapor bubbles developed somewhere in the flow, generally in the pump suction, will afterwards along the flow to collapse. This phenomenon is scientifically, technically and economically important. Scientifically, it is interesting because involves the flow of a fluid on liquid state, and simultaneously happens vapor bubbles development that also flow together the liquid fluid. Fluid vaporization and condensation processes are complex because involves phase change, a non-linear thermal phenomenon. Technically, it is important because when the flow happens with cavitation the flow and pump hydrodynamic parameters, generally, are strongly modified toward bigger thermodynamic irreversibility production. Economically, it is expensive because cavitation, generally, leads to thermodynamic process efficiency loss, and consequently it will have bigger costs for production of a given good, then decreasing economic efficiency and company competitiveness. Flow with cavitation in the pump suction presents three main devastating aspects: surging cavitation with low flow rate; steady cavitation with low total head; and cavitational erosion. Surging cavitation is characterized by unsteady, low frequency and high amplitude, intense bubbles development, producing strong vibration forces into the pumping system. Surging cavitation also causes the collapse of pumped fluid mass flow rate with values that goes from the normal flow to values that almost reach the zero flow, unsteadily. In surging cavitation, the cavitational erosion and the breakdown in total head are small. In steady cavitation the mass flow rate, and even the flow rate... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[ES] El radón (222Rn) es un gas radiactivo, de origen natural, generado a partir de la desintegración radiactiva del radio (226Ra). Clasificado como elemento cancerígeno por la Organización Mundial de la Salud, es la segunda causa de cáncer de pulmón en la población. La elevada peligrosidad de este gas ha fomentado e impulsado numerosos estudios y análisis dentro del ámbito de la protección radiológica. En este contexto de avance y mejora tecnológica y dada la necesidad de estudiar el comportamiento físico del gas radón, se plantea el objetivo principal de esta investigación. La presente Tesis Doctoral se basa en un análisis del comportamiento difusivo del gas radón durante su acumulación en aire y en procesos de transferencia en los que coexisten agua y aire. En primer lugar, se describe un estudio de caso real, basado en mediciones de campo que suponen el punto de partida de la tesis y que han promovido el desarrollo de la metodología necesaria para poder implementar los ensayos a escala laboratorio. Se han llevado a cabo diferentes procedimientos experimentales que permiten monitorizar la evolución de la concentración de radón en el tiempo. Por un lado, se analiza únicamente en aire, cuando el gas se acumula en el interior de depósitos de diferentes volúmenes, y por otro, se estudia la transferencia del radón del agua al aire durante los procesos de acumulación y decaimiento, tanto en condiciones de agua en estado estático como en agitación. A partir de los resultados obtenidos de concentración de radón en aire, se determina la concentración máxima alcanzable y la tasa de emisión generada por cada fuente muestreada. Por último, el tratamiento de datos de los resultados experimentales de transferencia de radón en los ensayos agua-aire, han requerido el desarrollo de modelos dinámicos que reproducen el comportamiento del gas en las diferentes condiciones ensayadas. Esto ha permitido determinar parámetros característicos del proceso difusivo del gas radón como el coeficiente de velocidad de transferencia del gas de un medio a otro y la tasa de emanación del medio acuoso. Se han validado estos resultados mediante la comparación de las concentraciones de radón en agua y en aire estimadas a partir del modelo analítico para las diferentes condiciones ensayadas, con los valores experimentales correspondientes. El ajuste preciso de estos modelos dinámicos permite predecir las concentraciones de radón en otras condiciones de ensayo. / [CA] El radó (222Rn) és un gas radioactiu, d'origen natural, generat a partir de la desintegració radioactiva del radi (226Ra). Classificat com a element cancerigen per la Organització Mundial de la Salut, és la segona causa de càncer de pulmó en la població. L'elevada perillositat d'aquest gas ha promogut i impulsat nombrosos estudis i anàlisi en l'àmbit de la protecció radiològica. En aquest context d'avanç i millora tecnològica i degut a la necessitat d'estudiar el comportament físic del gas radó, es planteja l'objectiu principal d'aquesta investigació. Aquesta Tesis Doctoral es basa en una anàlisi del comportament difusiu del gas radó durant la seua acumulació en aire i en processos de transferència en els que estan en contacte agua i aire. En primer lloc, es descriu un estudi de cas real, basat en mesures de camp que suposa el punt de partida i que han permés el desenvolupament de la metodologia necessària per poder implementar els estudis a escala laboratori. S'han dut a terme diversos procediments experimentals que permeten monitoritzar l'evolució de la concentració de radó en funció del temps. Per una banda, s'analitzen els nivells únicament en aire, quan el gas s'acumula en l'interior de depòsits de diferents volums i per altra, per estudiar la transferència de radó de l'aigua a l'aire, tant en processos d'acumulació com de decaïment, quan l'aigua es troba en estat estàtic i en agitació. A partir dels resultats experimentals obtinguts de concentració de radó en aire, es determina la concentració màxima, i la taxa d'emissió generada per cada font mostrejada. Per últim, el tractament de les dades de de transferència de radó en els assaigs agua-aire, requereixen del desenvolupament de models dinàmics que reprodueixen el comportament del gas en les diferents condicions. Açò ha permés determinar paràmetres característics del procés difusiu del gas d'un medi a altre així com la taxa d'emanació de l'aigua. S'han validat els resultats mitjançant la comparació de les concentracions de radó en aigua i en aire, estimades a partir del model analític, amb els valors experimentals del laboratori. L'ajust precís d'aquests models dinàmics permet predir les concentracions de radó en altres condicions de mostreig. / [EN] Radon (222Rn) is a naturally occurring radioactive gas generated from radium (226Ra) decay. Classified as a carcinogen by the World Health Organization, it is the second cause of lung cancer. The hazardous nature of this gas has encouraged numerous studies and investigations within the field of radiological protection. In hits context of technological progress and improvement, according to the importance of studying radon physical behavior, the main goal of this research is proposed. This PhD thesis provides an analysis of the diffusive behavior of radon gas during its accumulation in air and in transfer processes in which water and air coexist. First, a real study case is described, based on field measurements which are the starting point of the thesis and has driven the development of the methodology to be able to implement the tests at laboratory scale. Different experimental procedures have been carried out to evaluate the radon concentration. On the one hand, it is analyzed only in air, when the gas accumulates inside tanks of different volumes and, on the other hand, the radon transfer from water to air, during accumulation and decay processes are studied, both in conditions of water in static state and in turbulence. From the results obtained for radon concentration in air, the maximum achievable concentration and the emission rate generated by each sampled source is determined. Finally, the data processing of the experimental results of radon transfer in the water-air tests has required the development of dynamic models that reproduce the gas behavior in the different conditions tested. It has been determined characteristic parameters of the diffusive process of radon gas, such as the gas transfer rate coefficient from one medium to another and the emanation rate from water to air. These results have been validated by comparing the radon concentrations in water and air, estimated from the analytical model for the different conditions tested, with the corresponding experimental values. Accurate fitting of these dynamic models allows prediction of radon concentrations under other test conditions. / Noverques Medina, A. (2022). Estudio del comportamiento del gas radón (222Rn) en los procesos de transferencia en agua y en aire [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/185792