CAVITACI N

CAVITACIÓN
1. INTRODUCCIÓN
La cavitación es un fenómeno muy importante de la mecánica de fluidos y de particular influencia en el funcionamiento de toda máquina hidráulica.
En muchas ocasiones, se cree que la cavitación es un problema de la bomba en sí misma. Y más bien es un problema de la instalación que aparece sólo en la bomba porque las condiciones han cambiado o porque, en primer lugar,la bomba no se instaló correctamente. No importa cuál sea el tipo de bomba: centrífugas, de desplazamiento positivo, autocebantes o sumergibles, todas ellas pueden sufrir los efectos de la cavitación.
En las últimas décadas la tecnología del diseño de turbinas y bombas centrifugas ha tenido un avance importante el cual sumado a los incrementos en los costos de fabricación, ha llevado a desarrollarequipos con mayores velocidades específicas para minimizar esta influencia, lo que determina un incremento en el riesgo de problemas en la succión, especialmente cuando operan fuera de su condición de diseño.
2. DEFINICIÓN
La cavitación es un fenómeno termodinámico según el cual el agua cambia de estado al reducirse la presión por debajo de un límite. (Formación de burbujas de vapor o de gas enel seno de un líquido, causada por las variaciones que éste experimenta en su presión) Cuando las burbujas se colapsan aparecen unas oquedades o picaduras, en la superficie del metal en contacto con el líquido. Este fenómeno es inherente al líquido y puede aparecer en bombas, válvulas, codos, etc.
Existen dos formas para que un líquido hierva;
Una de ellas es calentarlo hasta alcanzar su puntode ebullición (100 ºC para agua).
La 2ª manera es reducir la presión a la que está sometido el líquido hasta que éste entre en ebullición a temperatura ambiente. En ambos casos, el líquido hierve a una presión de vapor relativa a una temperatura. En el interior de una bomba, se crean vacíos o zonas de presión negativa. Si este vacío excede la presión de vapor del líquido a bombear, entonces seforman burbujas de vapor que se desplazan por el sistema hasta implosionar, cuando existe una presión local suficientemente alta. Cuando las burbujas se colapsan, la implosión puede superar los 6.900 bar. Si la implosión se produce cerca de una zona metálica, se atacará su superficie con una picadura minúscula.
El problema de la cavitación no está en las burbujas de vapor generadas por la disminuciónde presión, sino en la implosión de las mismas cuando la presión se recupera y se supera la tensión de vapor. El colapso instantáneo de las burbujas de vapor genera elevadísimas presiones que erosionan el material llegando a perforarlo e incluso a su desintegración en los casos más severos.
Para el caso de las bombas, según el punto de trabajo y las condiciones de la instalación, se puedenproducir presiones suficientemente bajas en la aspiración como para que aparezca la cavitación. Esta depresión en la aspiración de la bomba se puede calcular con la ecuación 1. La zona de la bomba con menor presión es el oído del rodete, es decir, la sección de entrada justo antes de los álabes.

Dónde:
Hgs = Desnivel geométrico entre el nivel del líquido y el eje de la bomba.
Zs = perdidas de cargaen la tubería de aspiración, incluyendo sus accesorios.
Vs = velocidad del líquido en la tubería de aspiración.
Patm / = Presión manométrica en el aljibe de aspiración, habitualmente presión atmosférica.
Una vez que el fluido llega a los álabes empieza a aumentar su presión a medida que recorre el rodete hasta su salida.
Es por ello que la zona característica para observar la erosión de lacavitación es justo el inicio de los álabes, cuando se empieza a recuperar la presión.
En la gráfica adjunta vemos cómo cambian la curva Q-H de funcionamiento de una bomba cuando aparece la cavitación.

3. CAUSAS DE LA CAVITACIÓN

En una bomba hay dos zonas donde puede producirse el fenómeno de la cavitación.


a. Cavitación en el ojo del rodete o de aspiración.
Se produce cuando existe demasiado...