CAVITACION Y GOLPE DE ARIETE

Lacavitacino aspiraciones

envacoes un efectohidrodinmicoque se produce cuando elaguao cualquier otrofluidoen estado lquido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresin del fluido debido a la conservacin de laconstante de Bernoulli. Puede ocurrir que se alcance lapresin de vapordellquidode tal forma que lasmolculasque lo componen cambian inmediatamente a estado devapor, formndose burbujas o, ms correctamente,cavidades. Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presin eimplosionan(el vapor regresa al estado lquido de manera sbita, aplastndose bruscamente las burbujas) produciendo una estela de gas y un arranque de metal de la superficie en la que origina este fenmeno.

La implusin causaondas de presinque viajan en el lquido viaja a velocidades prximas a las del sonido, es decir independientemente del fluido la velocidad adquirida va a ser prxima a la del sonido. Estas pueden disiparse en la corriente del lquido o pueden chocar con una superficie. Si la zona donde chocan las ondas de presin es la misma, el material tiende a debilitarse metalrgicamente y se inicia una erosin que, adems de daar la superficie, provoca que sta se convierta en una zona de mayor prdida de presin y por ende de mayor foco de formacin de burbujas de vapor. Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o en contacto con una pared slida cuando implosionan, las fuerzas ejercidas por el lquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a presiones localizadas muy altas, ocasionando picaduras sobre la superficie slida. Ntese que dependiendo del material usado se puede producir una oxidacin del material lo que debilitara estructuralmente el material.El fenmeno generalmente va acompaado de ruido y vibraciones, dando la impresin de que se tratara de grava que golpea en las diferentes partes de la mquina.Se puede presentar tambin cavitacin en otros procesos como, por ejemplo, en hlices de barcos y aviones, bombas ytejidos vascularizadosde algunas plantas.Se suele llamarcorrosinpor cavitacinal fenmeno por el que la cavitacin arranca la capa de xido (resultado de lapasivacin) que cubre el metal y lo protege, de tal forma que entre esta zona (nodo) y la que permanece pasivada (cubierta por xido) se forma unpar galvnicoen el que el nodo (el que se corroe) que es la zona que ha perdido su capa de xido y la que lo mantiene (ctodo).

CAVITACION DE SUCCIONLa cavitacin de succin ocurre cuando la succin de labombase encuentra en unas condiciones de bajapresin/altovacoque hace que ellquidose transforme envapora la entrada delrodete. Estevapores transportado hasta la zona de descarga de labombadonde elvacodesaparece y elvapordellquidoes nuevamente comprimido debido a lapresinde descarga. Se produce en ese momento una violenta implosin sobre la superficie delrodete. Unrodeteque ha trabajado bajo condiciones de cavitacin de succin presenta grandes cavidades producidas por los trozos de material arrancados por el fenmeno. Esto origina el fallo prematuro de labomba.

CAVITACION EN DESCARGALa cavitacin de descarga sucede cuando la descarga de labombaest muy alta. Esto ocurre normalmente en unabombaque est funcionando a menos del 10% de su punto de eficiencia ptima. La elevadapresinde descarga provoca que la mayor parte delfluidocircule por dentro de labombaen vez de salir por la zona de descarga. A este fenmeno se le conoce comoslippage. A medida que ellquidofluye alrededor delrodetedebe de pasar a unavelocidadmuy elevada a travs de una pequea apertura entre elrodetey el tajamar de labomba. Esta velocidad provoca el vaco en el tajamar (fenmeno similar al que ocurre en unventuri) lo que provoca que ellquidose transforme envapor. Unabombafuncionando bajo estas condiciones muestra un desgaste prematuro delrodete, tajamar ylabes. Adems y debido a la altapresinde funcionamiento es de esperar un fallo prematuro de lasjuntas de estanqueidadyrodamientosde labomba. Bajo condiciones extremas puede llegar a romperse elejedelrodete.

GOLPE DE ARIETE

Elgolpe de arieteopulso de Zhukowski, llamado as por el ingeniero rusoNikoli Zhukovskies, junto a lacavitacin, el principal causante de averas entuberas e instalaciones hidrulicas.

Material destruido por un "golpe de ariete".

Elgolpe de arietese origina debido a que el fluido es ligeramenteelstico(aunque en diversas situaciones se puede considerar como unfluidono compresible). En consecuencia, cuando se cierra bruscamente unavlvulao un grifo instalado en el extremo de unatuberade cierta longitud, las partculas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrs y que siguen an en movimiento. Esto origina unasobrepresinque se desplaza por la tubera a unavelocidadque puede superar lavelocidad del sonidoen el fluido. Esta sobrepresin tiene dos efectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo suvolumen, y dilata ligeramente la tubera. Cuando todo el fluido que circulaba en la tubera se ha detenido, cesa el impulso que la comprima y, por tanto, sta tiende a expandirse. Por otro lado, la tubera que se haba ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensin normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otraonda de presinen el sentido contrario. El fluido se desplaza en direccin contraria pero, al estar la vlvula cerrada, se produce una depresin con respecto a la presin normal de la tubera. Al reducirse la presin, el fluido puede pasar a estadogaseosoformando una burbuja mientras que la tubera se contrae. Al alcanzar el otro extremo de la tubera, si laondano se ve disipada, por ejemplo, en un depsito apresin atmosfrica, se reflejar siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresin del fluido y la dilatacin de la tubera.