Cavitacin - Jorge Eduardo Eroza Galaz

La cavitacin es un fenmeno que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido pasa a una gran velocidad por una arista, produciendo la descompresin del fluido. Es decir, al aumentar la velocidad del fluido la presin tender a caer bruscamente. Para entender mejor esto tendremos que hablar sobre una expresin fundamental en la mecnica de fluidos: el trinomio de Bernoulli, definido por la siguiente expresin:

Esta expresin es la que cumple el llamado principio de Bernoulli para un flujo laminar ideal, y quiere decir que la suma de los tres trminos de energa que lleva el agua, o sea, la energa total del agua, es constante entre dos puntos. El trmino y representa la cota o altura de presin (altura respecto al nivel del mar) a la que est el fluido, la cual va a ser constante una vez diseado el sistema. Sin embargo los otros dos trminos de la expresin, proporcionales a la velocidad y presin, podrn variar al poder variar velocidad y presin. Vemos que para un aumento de la velocidad (ya que el valor de la energa total tiene que ser constante) la presin tendr que reducirse. Por tanto, esta premisa tan bsica es la que nos define el fundamento de la cavitacin.

La cavitacin consiste de dos fases, primero se da un cambio de estado liquido a gaseoso y en la fase 2 pasa nuevamente a estado liquido.

La cavitacin es un fenmeno muy frecuente en sistemas hidrulicos donde se dan cambios bruscos de la velocidad del liquido.

Por ejemplo en partes mviles como labes de turbinas, rodetes de bombas, y hlices de barcos; y en partes no mviles como en estrangulamientos bruscos, regulacin mediante orificios y en vlvulas reguladoras.

Los efectos mas comunes en la cavitacin son por ejemplo Ruidos y golpeteos ,vibraciones y erosiones del material.

La condicin de paso de liquido a vapor depende de dos parmetros: La temperatura y presin.

El agua en su recorrido, en condiciones normales lleva una presin que es igual a la atmosfrica (1 atmsfera de presin). Sin embargo, en los casos en que se produce la cavitacin la presin se reduce tanto que alcanza la presin de vapor del liquido, que corresponde a valores de presiones negativas. Entonces las molculas que componen el lquido van a pasar de estado lquido a estado gaseoso, formando unas burbujas dentro del agua, o ms concretamente, cavidades, que dan el nombre al proceso.

Las burbujas vaporizadas al estar a menor presin que su entorno, se desplazan a su alrededor, donde las molculas siguen en estado lquido, es decir, a mayor presin, por lo que al entrar en contacto unas con otras se producen implosiones, las burbujas se colapsan sbitamente, cuya consecuencia inmediata es que el agua prxima se acelere, formndose un microchorro que golpea las paredes de lo que pille a su alrededor, microchorro que erosiona los materiales.

Este fenmeno suele afectar a las bombas hidrulicas, las vlvulas de presin y las tuberas en general. En las dos primeras suele provocar ruidos, golpes como si hubiesen piedras por dentro chocando y vibraciones. En las tuberas el fenmeno ms comn es la corrosin interna de las paredes, que debilita la estructura de la conduccin pudiendo incluso convertirla en un vehculo inseguro para el transporte de cualquier tipo de fluidos. Es decir, que puede atacar las capas protectoras del conducto, inhabilitndolas, as como provocar el fallo de la tubera.

La cavitacin es un efecto fsico cuya aparicin depende de las condiciones de funcionamiento. Por tanto, cuando se proyecta una instalacin debe intentarse que no aparezca la cavitacin o que sus efectos sean los menores posibles.De cualquier manera la instalacin debe ser efectiva y para ello es necesario elegir las vlvulas apropiadas.

EJEMPLOS DE CAVITACIONCavitacin en una vlvula de mariposa.

Cavitacion en una valvula de compuerta.