¿Qué tienen en común los submarinos nucleares, el colapso de grandes presas, los Kalashnikov, oscuros complots nazis, la celulitis y Aquaman?
Os lo explico en este "breve" hilo que no podéis ni imaginaros las ganas que tenía de hacer. ¡Allá va! 🚀💦🔱
Os lo explico en este "breve" hilo que no podéis ni imaginaros las ganas que tenía de hacer. ¡Allá va! 🚀💦🔱
Hoy, vamos a hablar de #cavitación, el hilo que conecta todo lo anterior y que, además, causa daños atroces en instalaciones hidráulicas de todo tipo.
Esta semana tratemos el tema en 4º de Ingeniería Industrial de la @UPV, ¡así que tengo la excusa perfecta! 💧💥
Esta semana tratemos el tema en 4º de Ingeniería Industrial de la @UPV, ¡así que tengo la excusa perfecta! 💧💥
La #cavitación (del latín "cavus" → cavidad) ocurre cuando la presión en algún punto de un líquido cae por debajo de su presión de vapor y, por tanto, el líquido empieza a hervir...
¡A temperatura ambiente! ⚗️ 🌡️
¡A temperatura ambiente! ⚗️ 🌡️
La caída de presión que causa la #cavitación suele ocurrir por la aceleración repentina del flujo.
Para quien conozca la Ec. de #Bernoulli: un aumento de la energía cinética (e.g. por un estrechamiento de sección, como un tubo #Venturi) se traduce en un descenso de la presión.
Para quien conozca la Ec. de #Bernoulli: un aumento de la energía cinética (e.g. por un estrechamiento de sección, como un tubo #Venturi) se traduce en un descenso de la presión.
El problema de la #cavitación reside en la gran cantidad de energía liberada en la implosión de las burbujas de vapor al alcanzar una zona de presión superior (vuelta a estado líquido).
El golpeteo que causa el colapso de estas burbujas tiene una capacidad erosiva brutal. 💧💨💥
El golpeteo que causa el colapso de estas burbujas tiene una capacidad erosiva brutal. 💧💨💥
La #cavitación muestra una clara retroalimentación positiva. ¡Hay que intervenir rápido! 🔄
Por suerte, su característico ruido y las fuertes vibraciones la hacen fácilmente detectable. Si has escuchado cavitación alguna vez, es como ir en bici: ¡no se olvida nunca! 💧💨💥
Por suerte, su característico ruido y las fuertes vibraciones la hacen fácilmente detectable. Si has escuchado cavitación alguna vez, es como ir en bici: ¡no se olvida nunca! 💧💨💥
La #cavitación puede ocurrir en distintos elementos de una instalación hidráulica:
🚰 Válvulas
🔧 Maquinaria (bombas y turbinas)
🏞️ Aliviaderos de presas
🚿 Conducciones
Veamos qué ocurre en cada caso (y en qué casos la #cavitación aparece fuera del ámbito de la hidráulica).
🚰 Válvulas
🔧 Maquinaria (bombas y turbinas)
🏞️ Aliviaderos de presas
🚿 Conducciones
Veamos qué ocurre en cada caso (y en qué casos la #cavitación aparece fuera del ámbito de la hidráulica).
La #cavitación en VÁLVULAS se produce por el estrechamiento que estas causan en posición prácticamente cerrada. El efecto Venturi (o de vena contracta) puede hacer caer la presión por debajo de la presión de vapor. ¡Y el daño que causan suele ser irreparable!
La #cavitación en MAQUINARIA HIDRÁULICA ocurre en bombas y turbinas allá donde, por las características del flujo, aceleraciones, pérdidas, etc., se alcanza la presión de vapor, con serias implicaciones sobre el mantenimiento de la máquina y su rendimiento.
La #cavitación en ALIVIADEROS DE PRESAS ocurre por el descenso de presión causado por el aumento de velocidad y las pérdidas de carga... ¡Incluso en aliviaderos de superficie, que funcionan a presión atmosférica! ¿Veis las marcas que parecen arañazos?
Un caso tristemente célebre de erosión por #cavitación en presas fue el que le ocurrió a la Presa Hoover (EEUU). Tras poco tiempo de operación, su aliviadero quedó así, comprometiendo la integridad de la que fue, en su día, la mayor estructura de hormigón jamás construida.
Y no era la primera vez que esto le ocurría la Presa Hoover, famosa por ser la típica que aparece en las pelis de Hollywood siempre que catástrofes o supervillanos amenazan con destruir una presa.
¡Hasta los nazis conspiraron para volarla en la 2ª GM!
¡Hasta los nazis conspiraron para volarla en la 2ª GM!
Por cierto, un matiz: hay casos de daños severos en aliviaderos que no son causados por la #cavitación.
Por ejemplo, el que desencadenó la crisis de la Presa de #Oroville (EEUU) hace unos años. En este caso, parece ser que la causa del fallo fue estructural.
Por ejemplo, el que desencadenó la crisis de la Presa de #Oroville (EEUU) hace unos años. En este caso, parece ser que la causa del fallo fue estructural.
La #cavitación en CONDUCCIONES ocurre a menudo por una causa diferente. No se trata de una aceleración que causa un descenso de presión, sino de codos y otros elementos que causan pérdidas o de sifones invertidos, donde la cota piezométrica es inferior a la geométrica (i.e. p<0).
Y os preguntaréis: ¿es la #cavitación intrínsecamente mala? Lógicamente no, hay ámbitos de la ingeniería, como la eliminación de piedras de riñón o la mejora de procesos de mezcla industrial, donde se usa a nuestro favor.
¡Aunque en clase sólo hablemos mal de ella! 💧🚫
¡Aunque en clase sólo hablemos mal de ella! 💧🚫
De hecho, si buscáis el hastag #cavitación en Twitter, veréis que la mayoría de entradas corresponden a publicidad de tratamientos de belleza y no a estos escenarios apocalípticos que vaticino.
La #cavitación también se da de forma natural en el reino animal. Por ejemplo, la "gamba-mantis" (Odontodactylus scyllarus) es capaz de propinar a sus presas tales sopapos (¡de hasta 1.5 kN!) que se forma una burbuja de #cavitación tras su pinza. 🥊🦐
La #cavitación también se da en otros crustáceos, como la "gamba pistola", capaz de de desarrollar con su pinza una potencia superior a la "gamba mantis". Con una particularidad: ¡aquí, es la propia #cavitación la que golpea a la presa, no la pinza! 💨🦐
La #cavitación no es un fenómeno muy conocido, aunque tiene su lugar en la cultura popular.
El ejemplo clásico es el cine bélico donde intervienen submarinos, ya que la #cavitación en su hélice los hace detectables por el sónar enemigo. 📡💦
El ejemplo clásico es el cine bélico donde intervienen submarinos, ya que la #cavitación en su hélice los hace detectables por el sónar enemigo. 📡💦
A los y las amantes del cine bélico, al hablar de #cavitación, quizá les venga a la cabeza alguna escena épica relacionada con submarinos y cierto célebre actor recientemente fallecido...
¿Reconocéis la película? 📽️👮🏼🚀
¿Reconocéis la película? 📽️👮🏼🚀
Y ésta para verdaderos entusiastas de la #cavitación (sí, existimos): en Aquaman, el superhéroe se marca unos 3000m/s (Mach ≈ 2).
Y, aunque esto es físicamente imposible, al menos, los creadores se dignaron a ponerle burbujitas de #cavitación en la estela y tal (gracias). 🧜🏻♂️💨
Y, aunque esto es físicamente imposible, al menos, los creadores se dignaron a ponerle burbujitas de #cavitación en la estela y tal (gracias). 🧜🏻♂️💨
Por cierto, si alguien tiene curiosidad por lo que he dicho de que las velocidades de Aquaman son físicamente imposibles, os dejo un vídeo brutal de @Sci_Phile donde lo explica de maravilla. ¡Muy recomendable! 🔱🧜🏻♂️💨
Volviendo a las aplicaciones de la #cavitación en la ingeniería militar: en los años 1960s, la Unión Soviética desarrolló un programa pionero de torpedos que usaban la "super-#cavitación" para alcanzar velocidades de más de 100 m/s. ¡Ahí es nada! 💦🚀
¿Qué es la super-#cavitación? Fácil, forzar la aprición de cavitación para minimizar la enorme fricción que experimenta un objeto viajando en un medio líquido, ya que la viscosidad de los gases suele ser órdenes de magnitud inferior a la de los líquidos. 💦🚀
Hablando de tecnología de la Guerra Fría, los soviéticos, los primeros en desarrollar rifles de asalto operativos bajo el agua, observaron que, al hacerlo, ¿sabéis qué pasaba?
Justo. ¡Que se formaba una señora burbuja de súper-#cavitación y colapsaba rápidamente! 💧💨💥
Justo. ¡Que se formaba una señora burbuja de súper-#cavitación y colapsaba rápidamente! 💧💨💥
Y hasta aquí, mi breve hilo sobre #cavitación. Espero que os haya gustado. Si sabéis de más ocurrencias o aplicaciones de este fenómeno, por favor, compartidlas.
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