CAVITASION EN MOTORES COMBUSTION INTERNA
Enviado por FREFOD2002 • 13 de Enero de 2013 • 2.657 Palabras (11 Páginas) • 1.819 Visitas
RESUMEN
Este articulo pretende crear conciencia en el sector automotriz, para conductores, mecánicos y dueños de vehículos de la importancia que tiene el conocimiento del fenómeno de la cavitación que se presenta en diferentes partes del vehiculo siendo una de las fuentes de perdida de eficiencia en los motores, además de perdidas económicas.
En este trabajo se presentan una serie de tópicos, unos ya estudiados rigurosamente y otros en los que falta profundizar y que son claves a la hora de entender conceptos importantes en el tema del desgaste y oxidación por efectos secundarios de la cavitación. En la parte final, se realiza un abordaje en lo que respecta al uso de metodologías de como enfrentar problemas de cavitación y lo que deberíamos hacer en Colombia con respecto al estudio de este problema.
PALABRAS CLAVE: Colapso, cavidades, Flujo, presión, cavitación, refrigerante
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INTRODUCCIÓN
La cavitación es un fenómeno que 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. Es una condición anormal que puede producir pérdidas de producción, daños al equipo y lo peor de todo, lesiones al personal.
En el contexto de las bombas centrifugas, el término cavitación implica un proceso dinámico de formación de burbujas dentro del líquido, su crecimiento y subsecuente colapsamiento a medida que el líquido fluye a través de la bomba.
Un daño por cavitación tiene un aspecto semejante a picaduras por corrosión, pero las zonas dañadas son más compactas y la superficie es más irregular en el caso de la cavitación. El daño por cavitación se atribuye parcialmente a efectos de desgaste mecánico.
CARACTERISTICAS GENERALES
La erosión por cavitación, que ocurre en algunos motores diesel sobre la parte exterior de las camisas de cilindro húmedas, ha sido tema de investigación tanto por parte de fabricantes de motores como de componentes, sin haberse hallado aún una solución definitiva.
El grado, tamaño, forma y distribución de las áreas erosionadas pueden variar de motor a motor y aún entre camisas del mismo motor. Las zonas afectadas suelen ser bandas verticales, alineadas con la cara de empuje del pistón, o áreas por arriba de los sellos de caucho. Las picaduras pueden llegar a perforar la pared del cilindro, permitiendo el paso de refrigerante y aceite.
FENOMENOS FISICOS
¿Cuál son?
Si tomamos el ejemplo del agua y observamos la evolución de su estado en función de la temperatura, se constatan los hechos siguientes.
A presión atmosférica, el agua en forma de hielo alcanza su punto de fusión a
0° C y se vuelve líquida. Si la seguimos calentando, siempre a presión
Atmosférica, a los 100° C pasa al estado gaseoso por ebullición.
Puede encontrarse en forma sólida, líquida, o gaseosa.
Por ejemplo, el agua pasa del estado líquido al gaseoso a 100° C al nivel del mar. En altura se observa un umbral de ebullición mucho más bajo, debido a la menor presión atmosférica (proporcionalmente a la altura). Se establece que la presión ambiental influye en la temperatura de vaporización. Si se mantiene una temperatura (por ejemplo 37º C) a presión atmosférica, el agua está en estado líquido.
EROSION POR CAVITACION
¿Qué es?
La erosión por cavitación es causada por el exceso de vibración armónica del motor, que lleva a la rápida formación e implosión de pequeñas burbujas de vapor entre el refrigerante y la pared de la camisa, produciendo un efecto erosivo sobre su superficie. A medida que el pistón se desplaza dentro del cilindro provoca vibración, especialmente durante la fase de expansión y sobre el lado de empuje de la camisa. Podría decirse que la pared de la camisa en contacto con el refrigerante se acerca y aparta rápidamente de éste. Durante este proceso se forman diminutas burbujas de vapor que cuando implosión o colapsan violentamente producen ondas de choque (implosión es lo opuesto a explosión). Se ha calculado que la temperatura en el sitio de la implosión puede superar los 10,000 °F y las presiones exceder las 10,000 psi.
DAÑOS POR LA CAVITACION
El daño por cavitación es una forma especial de corrosión-erosión debido a la formación y al colapso de burbujas de vapor en un líquido cerca de una superficie metálica, que ocurre en turbinas hidráulicas, hélices de barcos, impulsores de, bombas y otras superficies sobre las cuales se encuentran líquidos de alta velocidad con cambios de presión.
Un daño por cavitación tiene un aspecto semejante a picaduras por corrosión, pero las zonas dañadas son más compactas y la superficie es más irregular en el caso de la cavitación. El daño por cavitación se atribuye parcialmente a efectos de desgaste mecánico. La corrosión interviene cuando el colapso de la burbuja destruye la película protectora, como se muestra esquemáticamente en la siguiente figura, con los pasos siguientes:
Se forma una burbuja de cavilación sobre la película protectora.
El colapso de la burbuja causa la destrucción local de la película.
La superficie no protegida del metal está expuesta al medio corrosivo y se forma una nueva película por medio de una reacción de corrosión.
Se forma una nueva burbuja en el mismo lugar, debido al aumento de poder nucleante de la superficie irregular.
El colapso de la nueva burbuja destruye otra vez la película.
La película se forma de nuevo y el proceso se repite indefinidamente hasta formar huecos bastante profundos.
El mecanismo anterior también funciona sin la presencia de una película protectora, ya que la implosión de la burbuja ya es suficiente para deformar el metal plásticamente y arrancarle pedazos de material. Se acepta generalmente que la cavitación es un fenómeno de corrosión-erosión..
MATERIALES
¿Cuáles son?
No se ha encontrado un material dentro de los límites razonables de costo, que evite totalmente la erosión por cavitación.
Las camisas FP Diesel cumplen o exceden las especificaciones de equipo original y al igual que ellas pueden estar expuestas a cavitación, para evitarla o reducirla deben seguirse siempre las recomendaciones del fabricante del motor.
En muchos casos esto se logra reduciendo las vibraciones armónicas que la causan, por ejemplo: controlando que la inyección esté de acuerdo a las especificaciones del fabricante, la velocidad del motor sea gobernada según los datos del fabricante y su control funcione apropiadamente.
Las camisas FP Diesel
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