Maquinas Hidraulica

FENOMENO DE CAVITACION

1) FUNDAMANENTO DE LA EVAPORACION DE UN LÍQUIDO

1) En líquidos en reposo, aumentado la temperatura a presión constante, llega un momento en que se alcanza la curva de cambio de fase (ej: calentar leche).

2) En líquidos en movimiento, aun cuando el proceso es isotermo y no hay aumento de temperatura, si se produce una disminución local de la presión como consecuencia de un aumento de la velocidad (Bernouilli) entonces es posible alcanzar el cambio de fase. Por tanto, se generan burbujas que serán transportadas aguas abajo por la corriente a zonas donde la presión vuelve a ser más alta, dando lugar al brusco colapso de dichas burbujas, fenómeno conocido como CAVITACIÓN.

Figura 1 - Principio de Bernoulli

Figura 2 – Relación de temperatura y presión del vapor de agua;

2) DESCRIPCION DE LA CAVITACION

La cavitación se define como la formación y posterior colapso (IMPLOSIÓN) de burbujas de gas (cavidades) en el seno de un fluido. El gas puede ser aire, gas disuelto en el líquido considerado o normalmente vapor del propio líquido.

Cuando la presión de un fluido baja hasta un valor cercano a la presión de vapor para las condiciones termodinámicas existentes (temperatura) el fluido comienza a ebullir, y se produce la formación de microburbujas en el seno del líquido. Aparece una fase de germinación con la nucleación de burbujas, una fase de crecimiento y una fase final de colapso

Es un fenómeno típico en BOMBAS y TURBINAS HIDRÁULICAS (Flujo Incompresible de agua o líquido), aunque también está presente en máquinas no entubadas, como en el caso de hélices marinas.

3) TIPOS DE CAVITACIÓN:

Se puede clasificar la cavitación según la forma en la que se produce, según el grado de desarrollo de la misma y según la forma de manifestarse macroscópicamente.

a) Según la forma de producirse la cavitación (apartado anterior) se distinguen los siguientes tipos:

• Cavitación de vapor: debida a la disminución local de la presión en el seno de un líquido. Puede ser hidrodinámica, creada por depresiones locales debidas a la aceleración del fluido, o acústica, debida a ondas de presión transmitidas en el fluido.

• Cavitación gaseosa: ocasionada por la introducción desde el exterior de energía en puntos del líquido (aumento de la temperatura, inducir vibración local de las partículas, etc.). Se habla entonces de cavitación óptica o cavitación de partículas.

b) Según el grado de desarrollo, se distinguen:

• Cavitación incipiente: es una etapa inicial de la cavitación en la que empieza a ser visible la formación de las burbujas.

• Cavitación desarrollada: se trata de una etapa en la que se tiene un numero de burbujas lo suficientemente elevado como para producir una modificación del campo hidrodinámico.

• Supercavitación: cuando se tiene una superficie salida sumergida, la cavitación se extiende ocupando en su totalidad dicha superficie. Aparece, por ejemplo, en las hélices de lanchas rápidas en las que las condiciones ante la cavitación son críticas.

• Cavitación separada: etapa final de la cavitación, cuando está próxima Desaparecer. Se produce normalmente en las zonas de estela y su importancia es mucho menor que las anteriores.

C) según su manifestación macroscópica (morfológica), se pueden distinguir las siguientes

• Cavitación de burbujas aisladas (bubble cavitation). Cuando el número de burbujas es muy denso da lugar a la llamada cavitación de nube (cloud cavitation).

• Cavitación de lámina (sheet cavitation).

• Cavitación de vórtice (vortex cavitation).

• Cavitación de estría (streak cavitation)

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