Cavitación
Cuando una hélice gira sus palas expulsan el agua hacia atrás, dejando un vacío que es inmediatamente ocupado por nuevas moléculas líquidas. Si la velocidad de giro sobrepasa ciertos límites, el agua expulsada lleva tal fuerza que impide que el vacío formado pueda ser ocupado por otras moléculas de agua.
Este fenómeno se llama cavitación, la cual se manifiesta en un aumento del número de revoluciones (giro en vacío) ruidos, vibraciones y formación de espuma en la popa. El fenómeno de la cavitación está directamente relacionado con la depresión que se crea en la cara anterior de las palas de la hélice.
Por principio de Física sabemos que la temperatura del agua varía en función de la presión atmosférica: el agua hierve a 100º C (si está situada a nivel del mar) pero lo hace a menor temperatura si se sitúa en el alto de una montaña; ello es debido a que la presión atmosférica es menor. Pues bien, las palas de una hélice girando a gran velocidad crean tal depresión en su cara anterior que el agua hierve a temperatura ambiente; las burbujas que salen entonces de la hélice no son de aire, sino estrictamente de vapor de agua. Estas burbujas se desplazan rápidamente hacia atrás, hasta encontrar una zona de mayor presión donde volverán a convertirse en agua implotando (lo contrario de explotar) contra las propias palas de la hélice y arrancando en cada choque una microscópica partícula de metal.
El origen de las burbujas está en el borde de ataque de la hélice, pero el daño se manifiesta en la parte posterior con el aspecto de una corrosión, que va retrocediendo en su proceso destructivo hasta el centro de la pala.
Una hélice en cavitación puede consumirse por completo en el plazo de pocos días.
La cavitación se manifiesta con mayor intensidad cuanto mas rápido es el barco, cuanto mas deprisa giran las hélices. Se evita reduciendo las revoluciones del motor y aumentándolas paulatinamente. La cavitación disminuye, así mismo, el rendimiento del motor.
La cavitación o aspiraciones en vacío es un efecto hidrodinámico que se produce cuando se crean cavidades de vapor dentro del agua o cualquier otro fluido en estado líquido en el que actúan fuerzas que responden a diferencias de presión, como puede suceder cuando el 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 cavidades formadas viajan a zonas de mayor presión e implosionan (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, «aplastándose») produciendo una estela de gas de gran energía.
La implosión causa ondas de presión que viajan en el líquido a velocidades próximas a las del sonido, es decir independientemente del fluido y de la velocidad de éste. Estas pueden disiparse en la corriente del líquido o pueden chocar con una superficie sólida. Si la zona donde chocan las ondas de presión es la misma donde se originan, el material tiende a debilitarse estructuralmente y se inicia una erosión que, además de dañar la superficie, provoca que ésta se convierta en una zona de mayor pérdida de presión y por ende de mayor foco de formación de burbujas de vapor. Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o en contacto con una pared sólida cuando implosionan, las fuerzas ejercidas por el líquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor, dan lugar a presiones localizadas muy altas, ocasionando picaduras. El fenómeno generalmente va acompañado de golpes, ruido y vibraciones.
Se puede presentar también cavitación en otros procesos como, por ejemplo, en hélices de barcos y aviones, bombas y tejidos vascularizados de algunas plantas. Se suele llamar corrosión por cavitación al fenómeno por el que la cavitación arranca la capa de óxido (resultado de la pasivación) que cubre el metal y lo protege, de tal forma que entre esta zona (ánodo) y la que permanece pasivada (cubierta por óxido) se forma un par galvánico en el que el ánodo (el que se corroe) es la zona que ha perdido su capa de óxido y cátodo la que la mantiene.
En las camisas de un motor de combustión interna, la cavitación se produce cuando el pistón en su PMS golpea contra la camisa provocando en el exterior de está, que el agua se separe de la pared, provocando un vacio que favorece la evaporación del liquido refrigerante. Luego el agua recupera su lugar pero las burbujas de agua adquieren mucha velocidad y causa n implosiones, generando vibración en los lugares donde chocan estas partículas, provocando ruido y destrucción del material de la superficie de la camisa.
FUENTES:
M.J.D.
TRANSMISIONES, LÍNEAS DE EJE Y HÉLICES Parte 2
MTD UNIDAD 3: PARTES DE UN MOTOR.
