CAVITACION

CAVITACIONDescripcin y sus efectos.

Introduccin.La cavitacin es un efecto hidrodinmico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido pasa a gran velocidad por una arista, produciendo una descompresin del fluido.Este fenmeno ocurre cuando se alcanza la presin de vapor liquido de tal forma que las molculas que lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor, formndose burbujas o, mas correctamente, cavidades.Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presin e implotan (el vapor regresa a estado liquido bruscamente) produciendo una estela de gas y un rpido desgaste de la superficie que origina el fenmeno.La implosin causa ondas de presin que viajan en el lquido. Estas pueden disiparse en la corriente del liquido o pueden chocar con una superficie. Si la zona donde chocan las ondas de presin es la misma repetidas veces, el material tiende a debilitarse metalrgicamente y se inicia una erosin que, a dems de daar la superficie, provoca que sta se convierta en zona de mayor prdida de presin y por ende como un foco de formacin de burbujas.Si las burbujas implosionan cerca o en contacto con la pared, las fuerzas ejercidas aplastan las cavidades formando unas presiones altsimas y as, ocasionan picaduras sobre superficies solidas.El fenmeno generalmente va acompaado de mucho ruido y vibraciones, dando la impresin de golpes de grava en distintas partes de la maquina.

Por CAVITACIN se entiende la formacin de bolsas de vapor, localizadas dentro del lquido, pero casi siempre en las proximidades de las superficies solidas que los limitan.

La CAVITACIN es una vaporizacin local del lquido, inducido por una reduccin hidrodinmica de la presin.

La cavitacin tiene la capacidad de destruir los slidos como metales duros, concreto, cuarzo, metales nobles, etc.La cavitacin tiene do etapas principales: la formacin de burbujas y la implosin de las mismas.El inicio de cavitacin se debe a los puntos de rotura del lquido llamados cavidades.El fenmeno de cavitacin ocurre a bajas presiones, esto significa que en la practica los lquidos estn desgarrados, a esto se le denomina ncleos de cavitacin.

Los ncleos de cavitacin son diminutas burbujas de gases adheridas a materiales slidos presentes en los lquidos, burbujas retenidas en fisuras en los conductos de transporte del mismo, o gases absorbidos por el lquido.Estos ncleos, al ser sometidos a una zona de baja presin, comienzan a expandirse. Mientras mas baja la presin, la burbuja va creciendo hasta que se hace visible, daando mayormente el conducto.

Tipos de Cavitacin.Existen dos tipos de cavitacin: una por flujo y otro por lquido esttico.La cavitacin por flujo se puede explicar claramente cuando la tenemos en tuberas donde la presin esttica del lquido alcanza valores prximos al de la presin de vapor, tal como puede ocurrir en la garganta de un tubo Venturi, a la entrada del rodete de una bomba o a la salida del mismo.La cavitacin por onda (lquido esttico) se cuando el lquido esta en reposo y permite el avance de ondas, denominndose Cavitacin Acstica. El otro tipo de ondas son las que se producen cuando hay explosiones, perturbaciones o por efectos fsicos como golpe de ariete, se llama Cavitacin por Shock.Contenido de AireLos altos contenidos de gas favorecenel comienzo de la cavitacin, pues originan mayor cantidad de burbujas. Por otro lado el gran contenido de aire(presin parcial) disminuye la velocidad de implosin.Con un contenido bajo de gas sedemora el comienzo de la cavitacin, ya que la resistencia a la traccin del agua es muy importante en trminos del fenmeno.

Colapso de una burbuja.

Cavitacin en Mquinas H.Una de las mquinas que mas cavitacin recibe es la bomba hidrulica. Cuando el fluido se acelera a travs de los alabes, diciendo que mientras mas rpido se mueven los alabes, menor es la presin alrededor de los mismos, llegando hasta la presin de vapor.

La cavitacin en bombas se divide en dos: De succin y de descarga.

Cavitacin de succinEste tipo de cavitacin ocurre cuando la succin de la bomba se encuentra en unas condiciones de baja presin y alto vacio, haciendo que el lquido se transforme en vapor en cuanto entra al rodete.Este vapor es transportado a la zona de descarga de la bomba donde el vaco desaparece y el vapor es comprimido nuevamente por la presin de descarga.Al ocurrir esto se produce una violenta implosion sobre la superficie del rodete. Un rodete que ha trabajado bajo estas condiciones presenta grandes cavidades producidas por los trozos de material arrancado por el fenmeno, generando fallos prematuros en los equipos.

Cavitacin de descarga.Ocurre cuando una bomba esta funcionando a menos del 10% de su punto de eficiencia optima. La elevada presin de descarga provoca que la mayor parte del fluido circule por dentro de la bomba en lugar de salir por la zona de descarga.Al fluir por el rodete, el liquido toma velocidades muy elevadas, haciendo que el fluido se transforme directamente en vapor.Una bomba con este fenmeno muestra grandes desgaste en zona de rodete y alabes. Se puede observar un fallo prematura en el equipo cuando existe este tipo de problemas. Se puede llegar a romper el eje del rodete.SolucionesEliminar las posibles turbulencias que se produzcan en las conducciones de agua.

Eliminar los gases disueltos en el agua.

Disminuir la velocidad de fluido.

Evitar los cambios bruscos de dimetro en las conducciones.

Cavitacin en vlvulasEste fenmeno aparece en el momento en el que la presin alcanza valores cercanos a la presin del vapor de agua a la temperatura de operacin.En el interior del cuerpo de una vlvula de regulacin, cuando se encuentra parcialmente cerrada, la velocidad local de flujo puede alcanzar valores sumamente elevados. El incremento de la energa cintica del flujo en la zona de cierre de vlvula se consigue por intercambio con la energa de presin de modo que la presin puede alcanzar valores de presin de agua.

FuentesSOTELO, G. 1987. Hidrulica General, vol. I, fundamentos. Mxico, Limusa. 561 p.

MATAIX, C. 1982. Mecnica de fluidos y mquinas hidrulicas. 2da ed. Mxico, HARLA. 660 p.

SALDARRIAGA, J. 2000. Hidrulica de tuberas. Bogot, Col., Mc Graw-Hill.592 p.