Cavitación

¿Qué es 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.
DEFINICIONES

Por 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 laebullición, la cual puede ser causada por la introducción de calor o por una reducción de la presión estática ambiéente del líquido, la CAVITACION es una vaporización local del liquido, inducido por una reducción hidrodinámica de la presión.
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 laformación de bolsas (de vapor y gas) en el interior y junto a los contornos de una corriente fluida en rápido movimiento.

La condición física fundamental para la aparición de la cavitación es, evidentemente, que la presión en el punto de formación de estas bolsas caiga hasta la tensión de vapor del fluido en cuestión. Puesto que las diferencias de presión en máquinas que trabajan con líquido sonnormalmente del mismo orden que las presiones absolutas, es claro que esta condición puede ocurrir fácilmente y con agua fría, donde la presión de vapor es de alrededor de 20 cm sobre el cero absoluto.

Las regiones de depresión local solo pueden existir como consecuencia de la acción dinámica del movimiento, y una forma de esta acción proviene de la inevitable conversión de la presión enenergía cinética.

Las consecuencias ó, mejor dicho, los fenómenos acompañantes de la cavitación, tal como pérdida de sólidos en las superficies límites (llamado erosión por cavitación o PITTING), ruidos generados sobre un ancho espectro de frecuencias (frecuencia de golpeteo: 25.000 c/s), vibraciones, pérdidas y alteraciones de las propiedades hidrodinámicas pueden - con pocas excepciones - serconsideradas como perjudiciales y por lo tanto indeseables. Por lo tanto este fenómeno debe ser evitado o, como mínimo, puesto bajo control.

Los efectos no perjudiciales de la cavitación incluyen su uso para limpieza, o en bombas de condensación donde la cavitación puede ser utilizada como regulador de flujo. La cavitación destruirá toda clase de sólidos: los metales duros, concreto, cuarzo, metalesnobles, etc.

Sin embargo la cavitación no constituye un fenómeno inevitable, sino un efecto que debe ser juzgado y evaluado desde el punto de vista económico.
Existen 2 tipos

La cavitación se divide en el proceso de formación de burbujas y en el de implosión de las mismas.

Cavitación por flujo

Turbulencia generada por un fluído a través de una linea de presión del vapor.
¿Por quépuede caer la presión del vapor?

La presión del agua que fluye en una línea (tubería) por presión, ya sea de una bomba o de una diferencia geodesica de altura (tanque elevado) es mucho más alto que la presión del vapor.

La energía total de un medio que fluye esencialmente consiste en distintas formas de energía.

Para clarificar entonces, porqué en el punto de una válvula reguladora,sinembargo la presión puede caer por debajo de la presión de vapor, se debe analizar el balance energético de una corriente.

En el reservorio la energía total existente se almacena como energía potencial. Esta energía potencial durante el flujo de una linea horizontal, es convertida en:

Energía de velocidad

Energía de Presión

Energía de pérdida

Debido a la reducción del área de paso en elpunto de la válvula reguladora (vena contracta), allí el caudal y la porción asociada de energía de velocidad sube fuertemente.

También la porción de las pérdidas aumenta fuertemente debido a la contracción brusca. En el lugar más estrecho la energía de presión restante disminuye fuertemente debido a la constancia de la energía total.

Aquí la presión de vapor del medio disminuye, y el...