bonneau cavitacion

EL FENÓMENO DE CAVITACIÓN
Vincent POMERO, Dominique BONNEAU
Traducción: F. Colell (GBMOIM)

Definición
La cavitación es la formación de bolsas y burbujas de vapor en un medio
líquido inicialmente homogéneo.
Se puede definir mecánicamente como la ruptura del medio de líquido
contínuo bajo el efecto de tensiones excesivas. Con este último término se
sobreentiende la noción de umbral a partir delcual no se puede asegurar la
cohesión del líquido.
Veremos que este concepto de umbral está determinado por la presión que
reina en el seno de este líquido.
La cavitación puede producirse en el caso de un líquido en reposo o en la
circulación del líquido. Un ejemplo simple en el ámbito médico, que todos
podemos observar, es el llenado de una jeringa por aspiración; si la aspiración
es demasiadointensa, vemos aparecer una burbuja de gas en la jeringa.

Fenómenos físicos
Si tomamos el ejemplo del agua y observamos la evolución de su estado en
función de la temperatura, se constatan los hechos siguientes.
A presión atmosférica, el agua en forma de hielo alcanza su punto de fusión a
0° C y se vuelve líquida. Si la seguimos calentando, siempre a presión
atmosférica, a los 100° C pasa alestado gaseoso por ebullición.
La evolución de los diferentes estados se refleja en el diagrama siguiente (Fig.
1)
, que muestra que, en función de la temperatura y de la presión, un cuerpo
puede encontrarse en forma sólida, líquida, o gaseosa.
Por ejemplo, el agua pasa del estado líquido al gaseoso a 100° C al nivel del
mar. En altura se observa un umbral de ebullición mucho más bajo, debido a lamenor presión atmosférica (proporcionalmente a la altura). Se establece que la
presión ambiental influye en la temperatura de vaporización. Si se mantiene
una temperatura (por ejemplo 37º C) a presión atmosférica, el agua está en
estado líquido.
Según la figura 1, se observa que existe una manera de hacer pasar el agua
del estado líquido al gaseoso cuando está a temperatura constante; es
suficientecon hacer bajar convenientemente la presión (Fig. 2). Cuando esta
depresión que lleva a la vaporización del líquido es local (discontinuidad en el
medio líquido) lo llamamos fenómeno de cavitación, y se manifiesta por la
aparición de bolsas de aire y burbujas. Cuando esta depresión está focalizada,
tras la formación de o de las burbujas, se reequilibran muy rápidamente las
presiones en el senodel fluido lo que implica una implosión. Esta brutal
implosión es fuente de ruido. Este fenómeno violento puede afectar a las

superficies que han creado este fenómeno y que se encuentran próximas a la
burbuja de cavitación.

Figura 1: Evolución del estado de un cuerpo (aquí el agua) en función de la temperatura y la
presión. En este ejemplo la presión es constante (atmosférica) y la temperaturavariable.

Figura 2: En este caso la temperatura es constante y la presión variable. A un determinado
valor de presión (PCAV (37° C)), el agua pasa a fase gaseosa a 37° C.

Implicaciones en la industria
En las aplicaciones industriales se busca limitar la cavitación por varias
razones.
Pérdida de rendimiento
En primer lugar, la cavitación merma el rendimiento mecánico de los
sistemas. En unahélice de barco, por ejemplo, la aparición de estas burbujas

de aire «despegan» el contacto del agua alrededor de la hélice, disminuyendo
considerablemente su eficacia (Fig. 3).

Figura 3: Aparición de burbujas de cavitación en las palas de una hélice.

Ruido
Hemos visto que la implosión de las burbujas de cavitación provoca ruido;
ello puede ser una molestia en algunas aplicaciones en las que sebusca una
máxima discreción (submarinos).
Deterioro
Por fin, estas implosiones cercanas a los elementos metálicos provocan, con
el tiempo, el deterioro de las superficies (Fig. 4).

Figura 4: Deterioro de piezas mecánicas sometidas a la exposición prolongada de la cavitación.

En el humano
En el hombre se relaciona al fenómeno de cavitación la observación de una
clarificación gaseosa entre dos...