UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

SISTEMAS HIDRÁULICOS II

Nombre: Ushiña José

Semestre: VI “A” Mecánica

Fecha: 03 de Julio del 2015

Tema: Cavitación sus causas y efectos

CAVITACIÓN

Es un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido pasa a

gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido. Puede

ocurrir que se alcance la presión de vapor del líquido de tal forma que las moléculas que lo

componen cambian inmediatamente a estado de vapor, formándose burbujas o, más

correctamente, cavidades. Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presión e

implotan (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, «aplastándose» bruscamente

las burbujas) produciendo una estela de gas y un arranque de metal de la superficie en la

que origina este fenómeno. (UNEFA, 2008)

La palabra cavitación proviene del latín “Cavus” que significa espacio hueco o cavidad. En

los diccionarios técnicos, se define como: la rápida formación y colapso de cavidades en

zonas de muy baja presión en un flujo líquido. Algunos autores que han estudiado este

fenómeno han definido que la cavitación consiste en la formación de vapor de agua a causa

del descenso local de la presión por debajo de la presión de saturación del fluido a la

temperatura del líquido, la subsecuente condensación brusca, produciendo golpes

hidráulicos. (UNEFA, 2008)

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

mismas.

FIG.1.- ETAPAS DE CAVITACIÓN (UNEFA, 2008)

COMO SE PRODUCE EL EFECTO DE CAVITACION

La cavitación se produce siempre que la presión en algún punto o zona de la corriente de un

líquido desciende por debajo de un cierto valor mínimo admisible. Esta baja que sufre la

presión es debida a los efectos dinámicos de un líquido al escurrir, siguiendo fronteras

curvas o alrededor de cuerpos sumergidos.

El fenómeno consiste en un cambio rápido y explosivo de fase líquida a vapor. Si el líquido

fluye a través de una región donde la presión es menor que su presión de vapor, éste hierve

y forma burbujas. Estas burbujas son transportadas por el líquido hasta llegar a una región

de mayor presión, donde el vapor regresa al estado líquido de manera súbita aplastándose

bruscamente las burbujas. Este fenómeno se llama CAVITACIÓN

Cuando un líquido fluye a través de una región donde la presión es menor que su presión de

vapor, el líquido hierve y forma burbujas de vapor.

Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o en contacto con una pared sólida cuando

cambian de estado, las fuerzas ejercidas por el líquido al aplastar la cavidad dejada por el

vapor dan lugar a presiones localizadas muy alto, ocasionando picaduras sobre la superficie

sólida.

El fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones, dando la impresión de

que se tratara de grava que golpea en las diferentes partes de la máquina.

Es un proceso físico que es muy parecido al de la ebullición, la diferencia es que la

cavitación es causada por una caída de la presión local por debajo de la presión de vapor

mientras que la ebullición lo hace por encima de la presión ambiente local. (UNEFA, 2008)

EFECTOS DE LA CAVITACION

Como ya se ha mencionado la cavitación ocurre en las bombas, aunque también sucede en

los ductos sobre todo donde se encuentran reducciones seguidas de ampliaciones bruscas,

(tubos venturi) estos efectos se pueden transmitir a las demás partes del equipo de bombeo

reduciendo la eficiencia y pudiendo causar serios daños como la corrosión de partículas de

metal (pitting)

Cuando las burbujas de vapor se implotan se produce una especie de martilleo lo que

produce un deterioro en las paredes de la carcasa, de las palas del impulsor el cual el daño

está en función de la proximidad en que se encuentran estas implosiones. (UNEFA, 2008)

EFECTO MECANICO

Con las implosiones se decrecen los diámetros de las burbujas, las partículas en estado

líquido se aceleran y se desplazan hacia el centro de estas burbujas chocando entre sí, estos

choques provocan sobrepresiones (golpe de ariete) que se propagan en todas las direcciones

afectando principalmente a las ranuras de las superficies metálicas por lo que en muy poco

tiempo pueden ocasionar daños a la estructura de la maquina (rotor).

Los golpeteos los cuales al ser muy fuertes dan la impresión que la bomba acarrea grava

causan un desequilibrio en la maquina dañando las uniones de los tubos con esta, así como

aflojan las partes que la sostienen. Además los martilleos en ocasiones son tan fuertes que

producen ruidos los cuales pueden ser molestos durante la operación de la bomba.

Y el problema y quizás el más importante es el de la reducción de la eficiencia de la bomba

con el cual el nosotros como futuros ingenieros estamos obligados a seleccionar o diseñar

de la manera más eficiente, con lo cual debemos de tener un criterio amplio para evitar el

fenómeno de la cavitación. Entre las bombas más susceptibles a este fenómeno están las

que tiene lados convexos y sobre todo en la parte trasera en donde pueden tener un área

localizada que propicie la cavitación. (UNEFA, 2008)

EFECTO QUIMICO

Con la implotación de las burbujas se liberan iones de oxigeno que como sabemos atacan

las superficies de los metales. (UNEFA, 2008)

FIG.2.- DESGASTE PRODUCIDO POR LA CAVITACIÓN EN UN RODETE DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

(UNEFA, 2008)

FIG.3.- DESGASTE PRODUCIDO POR LA CAVITACIÓN EN UN RODETE DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA.

(UNEFA, 2008)

CONCLUSIONES

Determinamos el por qué se da el efecto hidrodinámico de cavitación en los diferentes tipos de fluidos.

Concluimos que la cavitación se produce siempre que la presión en algún punto o zona de la corriente de un líquido desciende por debajo de un cierto valor mínimo admisible.

Entendimos los diferentes efectos que se producen en la cavitación pueden ser tanto mecánico o químico

Concluimos que el efecto hidrodinámico de cavitación causar serios daños como la corrosión de partículas de metal.

BIBLIOGRAFIA

UNEFA. (24 de Febrero de 2008). Ingenieros 2011 UNEFA. Obtenido de

ingenieros2011unefa.blogspot.

Recuperado de: http://ingenieros2011unefa.blogspot.com.