bomba de ariete y pulmón neumático
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BOMBA DE ARIETE
INTRODUCCION
Una bomba de ariete es una bomba cíclica que utiliza la energía cinética
de un golpe de ariete en un fluido para subir una parte de ese fluido a un
nivel superior. No necesita por lo tanto aporte de otra energía exterior.
Esto y su sencillez la hace adecuada para lugares remotos o pobres
donde no hay acceso a energía eléctrica o motores de otro tipo.
Algunas características:
Funcionan 24 horas al día, 365 días al año, por muchas décadas, sin
gasto de electricidad, ni combustible alguno.
Su instalación y mantenimiento son muy fáciles; no necesitan mano de
obra especializada.
Actualmente se fabrica de acero inoxidable, no necesitan repuestos por
muchos años y prácticamente no necesitan mantenimiento.
SISTEMAS HIDRONEUMATICOS
Sistema de abastecimiento y distribución de agua que ha demostrado
ser una opción eficiente y versátil.
Se basan en el principio de compresibilidad o elasticidad del aire cuando
es sometido a presión
VENTAJAS DEL SISTEMA HIDRONEUMATICO
Este sistema evita construir tanques elevados, colocando un sistema de
tanques parcialmente llenos con aire a presión. Esto hace que la red
hidráulica mantenga una presión excelente, mejorando el
funcionamiento de lavadoras, filtros, regaderas, llenado rápido de
depósitos en excusado, operaciones de fluxómetros, riego por
aspersión, entre otros.
Evita la acumulación de sarro en tuberías por flujo a bajas velocidades.
Este sistema no requiere tanques ni red hidráulica de distribución en las
azoteas de los edificios (evitando problemas de humedades por fugas en
la red) que dan tan mal aspecto a las fachadas y quedando este espacio
libre para diferentes usos.
FUNCIONAMIENTO DE UN SISTEMA HIDRONEUMATICO
El agua que es suministrada desde una fuente, es retenida en un tanque
de almacenamiento; de donde, a través de un sistema de bombas, será
impulsada a un recipiente a presión, y que posee volúmenes variables
de agua y aire. Cuando el agua entra al recipiente aumenta el nivel de
agua, se comprime el aire y aumenta la presión, cuando se llega a un
nivel de agua y presión determinados (Pmáx.), se produce la señal de
parada de bomba y el tanque queda en la capacidad de abastecer la
red; cuando los niveles de presión bajan, a los mínimos preestablecidos
(Pmín.) se acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente.
COMPONENTES DE UN SISTEMA HIDRONEUMATICO
Un tanque de presión
Un número de bombas acorde con las exigencias de la red.
Interruptor eléctrico
Llaves de purga en las tuberías de drenaje.
Válvula de retención
Conexiones flexibles para absorber las vibraciones.
Llaves de paso entre la bomba y el equipo hidroneumático; entre este y
el sistema de distribución.
Manómetro.
Válvulas de seguridad.
Dispositivo para control automático de la relación aire/agua.
Interruptores de presión para arranque a presión mínima y parada a
presión máxima, arranque aditivo de la bomba en turno y control del
compresor.
Indicador exterior de los niveles en el tanque de presión.
Tablero de potencia y control de motores.
Dispositivo de drenaje del tanque hidroneumático y su correspondiente
llave de paso.
Compresor u otro mecanismo que reponga el aire perdido en el tanque
hidroneumático.
PRESIONES DE OPERACION
PRESION MINIMA (Pmin)
La presión mínima de operación (Pmin) del cilindro en el sistema
hidroneumático deberá ser tal que garantice en todo momento, la presión
requerida (presión residual) en la toma mas desfavorable y podrá ser
determinada por la fórmula siguiente:
hf + hrPmin = h + ∑
Donde:
h = Altura geométrica (o diferencia de cotas) entre el nivel del tanque
subterráneo y el nivel de la pieza más desfavorable.
∑hf = La sumatoria de todas las pérdidas (tanto en tubería recta como
accesorios) que sufre el fluido desde la descarga del tanque hasta la
toma más desfavorable.
hr = Presión residual.
SISTEMAS DE BOMBEO
Un sistema de bombeo puede definirse como la adición de energía a un
fluido para moverse o trasladarse de un punto a otro.
Los sistemas bombeo representan el costo de energía más alto dentro
de un organismo operador de y por lo tanto ofrecen una de las
oportunidades más directas para reducir el uso de energía y los costos
de operación.
Para eficientar un sistema de bombeo se recomienda realizar las
siguientes medidas: cambiar el equipo por un equipo de bombeo de alta
eficiencia, colocar variadores de velocidad, optimizar el tren de descarga
de la bomba, cambiar el diámetro de tubería al óptimo para reducir las
pérdidas por fricción, y una apropiada selección de la capacidad y
tamaño del equipo de bombeo de acuerdo a los requerimientos del
sistema.
Variador de velocidad
Cambio de diámetro de tuberías
BOMBA DE ARIETE
La bomba de ariete hidráulico, es una máquina que, empleando la
presión dinámica del agua que circula bajo una pequeña caída, impulsa
parte de esta a una tubería superior a la inicial.
El principio de funcionamiento se basa en el
“golpe de ariete”.
Ventajas y desventajas:
No necesita ningún tipo de energía.
Bajo costo de instalación y mantenimiento.
Posibilidad de construcción artesanal.
Bombea agua a mucha altura.
Se puede hacer de plástico (bombea menos
pero mucho más barata).
Funciona 24 horas una vez instalada.
× No bombea mucha cantidad de agua.
¿Qué es golpe de ariete?
El golpe de ariete es un fenómeno transitorio y por tanto régimen
variable, en que la tubería ya no es rígida, y el líquido es compresible.
Este fenómeno se produce en los conductos al cerrar o abrir una válvula
y al poner en marcha o parar una máquina hidráulica, o también al
disminuir bruscamente el caudal.
PRINCIPIO DE LA BOMBA DE ARIETE
Bomba de ariete:
A. Depósito de origen;
B. Tubería de carga;
C. Válvula de descarga;
D. Válvula de retención;
E. Cámara de presión;
F. Tubería de descarga;
G. Depósito de descarga;
K. Válvula (opcional) de admisión de aire.
FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE ARIETE
El agua se acelera con su caída a lo largo del tubo de alimentación hasta
alcanzar una velocidad suficiente como para que se cierre la válvula C,
entonces se crea una fuerte presión producida al detenerse bruscamente el
agua. Este golpe de presión abre la válvula D pasando un pequeño chorro de
agua al depósito hasta que se equilibran las presiones. Es en este momento
cuando la gravedad abre la válvula A y se cierra la B, repitiéndose de nuevo el
ciclo. A cada golpe de ariete el agua pasa al depósito donde se presuriza el
aire. Este volumen de aire hace fluir el agua con continuidad por la manguera
de elevación. El ritmo suele ser de uno o dos golpes por segundo. El ariete
hidráulico es una máquina que provoca continuos cierres bruscos de un circuito
de agua con aceleración y que aprovecha las sobrepresiones para mandar
parte del caudal a una gran altura.
MÉTODOS PARA CONTRARRESTAR EL GOLPE DE ARIETE
Sistemas de bombeo de baja y alta presión
Los cambios de presión son proporcionales a la velocidad con que se cambia la
velocidad de la masa de agua contenida dentro de la tubería. Por lo tanto, dado
un cambio de velocidad especifico dentro de la unidad del tiempo, el cambio de
presión que resulta en los sistemas de alta y baja presión es del mismo orden
de magnitud.
Tamaño de la tubería
Los efectos del golpe de ariete en un tubo de descarga de una bomba se
pueden reducir al aumentar el tamaño del tubo de descarga, porque los
cambios de velocidad serán menores en el tubo más grande.
Efecto de volante
Al ocurrir una interrupción de corriente en el motor, un aumento de la energía
cinética de las partes rotatorias, reducirá la rapidez del cambio de la circulación
de agua en el tubo de descarga.
Numero de bombas
Para el arranque de bombas equipadas con válvulas de retención, cuanto
mayor sea el numero de bombas en cada tubo de descarga, menor será el
aumento de la presión
ACCESORIOS PARA CONTRARRESTAR EL GOLPE DE ARIETE
Válvulas de retención
El requisito más importante de una válvula de retención es, que al ocurrir la
interrupción de la corriente, esta se cierre con una rapidez tal que no se
establezca una circulación inversa apreciable.
Supresores de fluctuaciones
Estos se utilizan, en las plantas de bombeo para controlar el aumento en
la presión que ocurre en los tubos de descarga de las bombas, después de una
interrupción de la corriente.
Cámara de aire
Es un dispositivo eficaz para controlar las fluctuaciones de presión en
una tubería de descarga larga de una bomba.
Cuando ocurre una interrupción de la corriente en el motor de la bomba, la
carga producida por la bomba baja con rapidez.
Tanques de compensación de pulsaciones
Se utiliza en las estaciones de bombeo para reducir el golpe de ariete.
No tiene piezas móviles que se puedan dañar. Después de la interrupción en la
corriente, el agua en el tanque de compensación constituye una fuente de
energía potencial, que reduce en forma efectiva, la rapidez en el cambio de
circulación y el golpe de ariete en la tubería de descarga
ARIETE HIDRAULICO
Un ariete hidráulico es una bomba elevadora de agua. Su característica
principal es su bajísimo costo operacional ya que no consume bencina, gas,
petróleo, electricidad etc.
Esta bomba ofrece un funcionamiento ininterrumpido por muchos años
por estar fabricada en plástico reforzado con fibra de vidrio.
Su costo de instalación no es mas elevado que el de otros sistemas de
bombeo ( casetas, tomas de agua, filtros, anclajes, estanque elevado con la
ventaja de que puede ser instalada a la intemperie, ya que no necesita una
caseta de motobombas
Foto de un ariete en Foto de una bomba en funcionamiento funcionamiento (Fase impulsión). (Fase aspiración)
Esquema de bomba de agua tipo ariete hidráulico
FUNCIONAMIENTO DEL ARIETE HIDRAULICO
El funcionamiento del dispositivo es bastante simple:
El agua se acelera a lo largo del conducto hasta alcanzar una
determinada velocidad que hace que se cierre la válvula A;
entonces se crea una fuerte presión ejercida por el agua que se
encuentra en movimiento y es detenida de golpe;
así permite la apertura de la válvula B y pasa agua al depósito hasta que
se equilibran las presiones;
Se abre la válvula A y el ciclo se repite una y otra vez.
El agua pasa a golpes de ariete al depósito, pero sale de este con
continuidad ya que el ariete funciona de uno a dos ciclos por segundo.
La cámara de aire del depósito es fundamental para su funcionamiento.
Para asegurar la permanencia de esta cámara de aire se usa el inclusor
de aire que incorpora una pocas burbujas en cada ciclo.
FUNCIONAMIENTO DEL ARIETE HIDRAULICO
CAVITACION
Se entiende la formación de bolsas localizadas de vapor dentro del liquido,
pero casi siempre en las proximidades de las superficies sólidas que limitan el
liquido. En contraste con la ebullición, la cual puede ser causada por la
introducción de calor o por una reducción de la presión estática ambiente del
líquido, la CAVITACION es una vaporización local del liquido, inducido por una
reducción hidrodinámica de la presión.
COMPARACIÓN ENTRE EBULLICIÓN Y
CAVITACIÓN
La cavitación es un fenómeno muy
importante de la mecánica de los fluidos y
de particular
Influencia en el funcionamiento de toda maquina hidráulica.
Esta zona de vaporización local puede ser estable o pulsante, y esto altera
usualmente el campo normal del flujo. Este fenómeno se caracteriza, entonces,
por la formación de bolsas (de vapor y gas) en el interior y junto a los contornos
de una corriente fluida en rápido movimiento.
TIPOS DE CAVITACION:
Por lo dicho precedentemente hay dos tipos de cavitación, uno con flujo y otro
estando el líquido estático:
(a) Cavitación por flujo
los tenemos en tuberías donde la presión estática del líquido alcanza valores
próximos al de la presión de vapor del mismo, tal como puede ocurrir en la
garganta de un tubo venturi, a la entrada del rodete de una bomba centrífuga o
a la salida del rodete de una
turbina hidráulica de reacción.
(b) Cavitación por ondas
aparecen cuando estando el líquido en reposo, por él se propagan ondas,
como las ultrasónicas denominándose Cavitación Acústica, o típicas ondas por
reflexión sobre paredes o superficies libres debido a ondas de compresión o
expansión fruto de explosiones y otras perturbaciones como en el caso del
golpe de ariete, denominadas Cavitación por Shock
Coeficiente de Cavitación y Altura de Aspiración
Siendo:
pA* = Presión absoluta en el punto A.
c A = velocidad del fluído en el punto A.
js = Pérdida de carga en el tubo de aspiración.
pat = Presión atmosférica ( presión en el punto B).
hs = Altura geodésica de aspiración.
Cuando la presión pB* alcanza el valor de la tensión de vaporización pv
*, el
líquido comienza a evaporarse, iniciándose la cavitación.
Designado a la altura correspondiente al inicio de la cavitación como “altura de
aspiración crítica” (HSC), se tiene:
Por lo tanto podrá obtenerse una altura dinámica de aspiración:
***** 0 *****
BOMBA DE ARIETE Y PULMÓN NEUMÁTICO
OBJETIVOS
Conocer el funcionamiento de la bomba de ariete.
Mostrar la ventaja de su diseño.
Determinar la eficiencia de la bomba.
CLASIFICACION DE LA BOMBA
• Según el principio de funcionamiento
• Según el tipo de accionamiento
SISTEMA DE BOMBEO
Las bombas centrifugas requieren de flujo de liquidos libres de vapores
en el tubo de succión en la entrada de los alabes de impulsión para
funcionar de modo satisfactorio.
Electrobombas Bombas neumáticas Bombas de accionamiento hidráulico
Bombas manuales
BOMBA DE ARIETE
Una bomba centrifuga no puede mover mezclas de liquido y vapor. La
bomba de desplazamiento positivo puede bombear liquido con vapor,
pero con gran reducción en su eficiencia volumétrica, aunque el
porcentaje por peso de vapor sea una proporción muy pequeña del flujo
total.
Es necesario emplear una disposición adecuada de las tuberías de
aspiración y descarga para que una bomba centrifuga funcione con su
máximo rendimiento. Por motivos económicos el diámetro de la cubierta
de la bomba en la aspiración y descarga suele ser menor que el tubo al
cual se conecta. Si existe un reductor horizontal entre la aspiración y la
bomba, deberá utilizarse un reductor excéntrico para evitar la
acumulación de aire.
Bomba neumática
La bomba neumática es un tipo de bomba de membrana en la que el
movimiento de sus piezas se debe a la acción del aire comprimido suministrado
por un equipo compresor (con presiones normalmente comprendidas entre 1 y
12 kg / cm2).
El aumento de presión se realiza por el empuje de unas paredes elásticas
(membranas o diafragmas) que varían el volumen de la cámara aumentándolo
y disminuyéndolo alternativamente. Unas válvulas de retención (normalmente
de bolas de elastómero) controlan que el movimiento del fluido se realice de la
zona de menor presión a la de mayor presión.
Existen bombas neumáticas de doble diafragma, las cuales funcionan bajo el
mismo principio que las anteriores, pero tienen dos cámaras con un diafragma
cada una, de forma que cuando una membrana disminuye el volumen de su
cámara respectiva, la otra membrana aumenta el volumen de la otra cámara y
viceversa.
La bomba de membrana o bomba de diafragma es un tipo de bomba de
desplazamiento positivo (generalmente alternativo) en la que el aumento de
presión se realiza por el empuje de unas paredes elásticas que varían el
volumen de la cámara aumentándolo y disminuyéndolo alternativamente.
La acción de estas bombas puede ser:
Eléctrica , mediante un motor eléctrico, en cuyo caso se dice que es una
electrobomba. Sin embargo, hay otras electrobombas que no son
bombas de membrana.
Neumática , mediante aire comprimido, en cuyo caso se dice que es una
bomba neumática. La mayoría de las bombas neumáticas son bombas
de membrana.
Existen bombas neumáticas y eléctricas de doble diafragma, las cuales
funcionan bajo el mismo principio que las anteriores, pero tienen dos cámaras
con un diafragma cada una, de forma que cuando una membrana disminuye el
volumen de su cámara respectiva, la otra membrana aumenta el volumen de la
otra cámara y viceversa.
Principio de funcionamiento de una bomba de membrana
Bomba de membrana aspirando
Bomba de membrana impulsando
VENTAJAS
• No poseen cierres mecánicos ni empaquetaduras que son las
principales causas de rotura de los equipos de bombeo en condiciones
severas.
• Son autocebantes, es decir, no es necesario llenar la columna de
aspiración de líquido para que funcionen, por lo que pueden ser
utilizadas para sacar líquido de depósitos aspirando aunque la tubería
de aspiración esté llena de aire inicialmente.
• Su mantenimiento es sencillo y rápido y con componentes fáciles de
sustituir.
• Dependiendo del rango de temperaturas en el que vaya a trabajar la
máquina, se utilizan unos materiales u otros para las membranas. Los
materiales más utilizados son neopreno, vitón, teflón, poliuretano y otros
materiales sintéticos.
.
GOLPE DE ARIETE
Fenómeno hidrodinámico producido por la detención brusca de una
corriente de agua confinada en una tubería rígida cuando se cierra
bruscamente una válvula o un grifo instalado en el extremo de dicha
tubería.
Este fenómeno trae como consecuencia la creación de una onda de alta
presión, originada en el lugar en que se produce la detención, que viaja
por la tubería. Esta onda posee una presión varias veces mayor que la
existente antes de la detención, provocando que el agua fluya hacia el
estanque de acumulación
CONSECUENCIAS DEL GOLPE DE ARIETE
Este fenómeno es muy peligroso, ya que la sobrepresión generada
puede llegar a entre 60 y 100 veces la presión normal de la tubería,
ocasionando roturas en los accesorios instalados en los extremos
(grifos, válvulas, etc.).
La fuerza del golpe de ariete es directamente proporcional a la longitud
del conducto, ya que las ondas de sobrepresión se cargarán de más
energía, e inversamente proporcional al tiempo durante el cual se cierra
la llave: cuanto menos dura el cierre, más fuerte será el golpe.
El golpe de ariete estropea el sistema de abastecimiento de agua, a
veces hace reventar tuberías de hierro, ensancha las de plomo, arranca
codos instalados, etc.
BOMBA DE ARIETE HIDRAULICO
Es una bomba elevadora de agua.
Aprovecha la elevada presión generada
por el fenómeno conocido como “golpe
de ariete hidráulico” para impulsar un
fluido a una altura superior de su altura
inicial.
Su característica principal es su bajísimo
costo operacional ya que no consume
bencina, gas, petróleo, electricidad etc.
Es una máquina de construcción muy
sencilla.
Puede ser instalada a la intemperie, ya
que no necesita una caseta de
motobombas.
“Un dispositivo de bombeo
que no contamina”
CARACTERISTICAS DE OPERACION
Elevación:
El ariete puede elevar el agua a una altura superior a los 70 metros,
dependiendo de las condiciones del terreno, básicamente depende de la
diferencia de altura entre la toma de agua y el ariete
Distancia:
Se puede conducir el agua a una distancia superior a los 2.000 metros entre el
ariete y el estanque en altura. No tiene una gran perdida de carga como las
motobombas, ya que la velocidad del agua es muy pequeña.
ESQUEMA DE INSTALACION DE UN ARIETE HIDRAULICO
LEYENDA
1. Fuente de alimentación
2. Tubería de impulso
3. Válvula de impulso
4. Válvula de retención
5. Cámara de aire
6. Caja de válvulas
En el esquema se muestran los elementos esenciales para el funcionamiento
del ariete hidráulico, que son:
1. La presa, un río o cualquier otro medio que permite crear un desnivel en
relación con el ariete (generalmente de 0,5 m como mínimo).
2. El tubo de impulso. Según las reglas convencionales debe tener un largo
entre 100 y 500 veces el diámetro del tubo, y un mínimo de 2 y hasta 7
veces la altura de la presa, según el tipo de ariete.
3. La válvula de impulso (válvula 3) con su cámara, que según las mismas
reglas, debe tener como mínimo el doble del diámetro del tubo de
impulso.
4. La válvula de retención (válvula 4), la cual generalmente es la mitad del
diámetro de la válvula anterior, depende en primer lugar del caudal de
bombeo y la frecuencia de los golpes.
5. Encima de la válvula de retención se encuentra la cámara de aire (5)
que debe tener un mínimo de 10 veces el volumen del agua que entra
por golpe.
6. Por último se observa el tubo de bombeo, generalmente de la mitad del
diámetro del tubo de impulso, aunque es más lógico determinarlo según
el caudal de bombeo, el largo del tubo y la potencia disponible.
VENTAJAS DEL ARIETE HIDRAULICO
No requiere electricidad, combustible ni trabajo humano para su
funcionamiento.
Todo el equipo es de bajo costo y sus piezas son de fácil recambio.
Requiere mínima mantención.
Funciona automáticamente ante un suministro de agua en forma
continua.
ARIETE HIDRAULICO
RENDIMIENTO
Representa el porcentaje de agua que se puede bombear en relación al
total de la canalizada por el ariete, y varía en función al cociente H/h.
Al aumentar el valor resultante, el rendimiento disminuye.
Tabla del rendimiento enérgico:
MANTENIMIENTO DEL EQUIPO
Toda mantención se refiere a mantener libre de obstrucciones y de arena la
entrada de agua, además de realizar cada 6 meses un recambio de la goma de
la válvula de retención.
PULMON NEUMÁITCO
Las instalaciones neumáticas son maquinas o aparatos que trabajan con
aire comprimido o con aire aspirado.
Todo sistema hidroneumático para el aprovechamiento del agua a
presión, cualquiera sea su tamaño consta de las siguientes partes:
Una o dos electro bombas con sus aparatos de protección.
Un compresor o cualquier otro aparato capaz de suministrar aire a
presión.
Un dispositivo adecuado capaz de mantener las presiones de y/o nivel
del agua.
Un reservorio de presión, llamado comúnmente tanque neumático.
Existen ciertas condiciones de diseño que deben de tomarse en cuenta
para la construcción de este tipo de sistemas:
Las presiones de arranque y parada.
La capacidad útil del tanque para suplir la máxima demanda de agua y el
gasto o caudal que debe suministrar el equipo de bombeo para reponer
el consumo.
Es así que tanto el equipo de bombeo como el tanque resultan con
capacidades identificadas por valores numéricos de cálculos, que si bien
son correctos en el sentido hidráulico, la mayor parte de las veces no se
ajustan a las normas electromecánicas que deben cumplirse para lograr
un buen diseño y obtener la mas alta eficiencia de toda la instalación.
APLICACIONES
Los equipos son muy utilizados en la industria para el movimiento de
prácticamente cualquier líquido y en multitud de industrias como ácidos,
derivados del petróleo, disolventes, pinturas, barnices, tintas, fangos de
depuradora, reactivos, concentrados de frutas, chocolate, plantas de proceso,
industrias químicas, industrias alimentarias, ópticas, industrias galvánicas,
bebidas, aguas residuales, minerías, construcción, buques, industrias
cerámicas, cartoneras, fábricas de papel o circuitos impresos
CAVITACIÓN
La cavitación o aspiración en vacío es un efecto hidrodinámico que se produce
cuando el agua o cualquier otro fluido pasa a gran velocidad por una arista
afilada, produciendo una descompresión del fluido. Puede ocurrir que se
alcance la presión de vapor del liquido de tal forma que las moléculas que lo
componen cambian inmediatamente a estado de vapor, formándose burbujas
o, más correctamente, cavidades. Las burbujas formadas viajan a zonas de
mayor presión e implotan (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita,
«aplastándose» bruscamente las burbujas) produciendo una estela de gas y un
arranque de metal de la superficie en la que origina este fenómeno.
Su proceso físico es casi exactamente igual que el que ocurre durante la
ebullición. La mayor diferencia entre ambos consiste en cómo se efectúa el
cambio de fase. La ebullición eleva la presión de vapor del líquido por encima
de la presión ambiente local para producir el cambio a fase gaseosa, mientras
que la cavitación es causada por una caída de la presión local por debajo de la
presión de vapor.
Para que la cavitación se produzca, las "burbujas" necesitan una superficie
donde nuclearse. Esta superficie puede ser la pared de un contenedor o
depósito, impurezas del líquido o cualquier otra irregularidad.
El factor más determinante en cómo se produce la cavitación es la temperatura
del líquido.
EFECTOS DE LA CAVITACIÓN
La cavitación es, en la mayoría de los casos, un suceso indeseable.
En dispositivos como hélices y bombas, la cavitación puede causar mucho
ruido, daño en los componentes y una pérdida de rendimiento.
Este fenómeno es muy estudiado en Ingeniería Naval durante el diseño de todo
tipo de barcos debido a que acorta la vida útil de algunas partes tales como las
hélices y los timones.
En el caso de los submarinos este efecto es todavía más indeseado, puesto
que imposibilita a estos navíos de guerra mantener sus características
operativas de silencio e indetectabilidad por las vibraciones y ruidos que la
cavitación provoca en el casco y las hélices.
El colapso de las cavidades supone la presencia de gran cantidad de energía
que puede causar enorme daño. La cavitación puede dañar casi cualquier
material. Las picaduras causadas por el colapso de las cavidades producen un
enorme desgaste en los diferentes componentes y pueden acortar
enormemente la vida de la bomba o hélice.
Aunque la cavitación es un fenómeno indeseable en la mayoría de las
circunstancias, esto no siempre es así. Por ejemplo, la supercavitación tiene
aplicaciones militares como por ejemplo en los torpedos de supercavitación en
los cuales una burbuja rodea al torpedo eliminando de esta manera toda
fricción con el agua. Estos torpedos se pueden desplazar a altas velocidades
bajo el agua, incluso hasta a velocidades supersónicas.
La cavitación puede ser también un fenómeno positivo en los dispositivos de
limpieza ultrasónica. Estos dispositivos hacen uso de ondas sonoras
ultrasónicas y se aprovechan del colapso de las burbujas durante la cavitación
para la limpieza de las superficies
Cavitación de succión
Ocurre cuando la succión de la bomba se encuentra en unas condiciones de
baja presión/alto vacío que hace que el líquido se transforme en vapor a la
entrada del rodete. Este vapor es transportado hasta la zona de descarga de la
bomba donde el vacío desaparece y el vapor del líquido es de nuevo
comprimido debido a la presión de descarga. Se produce en ese momento una
violenta implosión sobre la superficie del rodete. Un rodete que ha trabajado
bajo condiciones de cavitación de succión presenta grandes cavidades
producidas por los trozos de material arrancados por el fenómeno, esto origina
el fallo prematuro de la bomba.
Daño por cavitación de una turbina
Desgaste producido por la cavitación en un rodete de una bomba
centrífuga
Cavitación de descarga
La cavitación de descarga sucede cuando la descarga de la bomba está muy
alta. Esto ocurre normalmente en una bomba que está funcionando a menos
del 10% de su punto de eficiencia óptima. La elevada presión de descarga
provoca que la mayor parte del fluido circule por dentro de la bomba en vez de
salir por la zona de descarga, a este fenómeno se le conoce como "slippage". A
medida que el líquido fluye alrededor del rodete debe de pasar a una velocidad
muy elevada a través de una pequeña apertura entre el rodete y el tajamar de
la bomba. Esta velocidad provoca el vacío en el tajamar (fenómeno similar al
que ocurre en un venturi) lo que provoca que el líquido se transforme en vapor.
Una bomba funcionando bajo estas condiciones muestra un desgaste
prematuro del rodete, tajamar y alabes. Bajo condiciones extremas puede
llegar a romperse el eje del rodete