Cavitación y Aireación Victor M. Portela SEA (Servicios Especializados de Abastecimiento) Distribuidor Exclusivo de Hamilton Jet para México

Cavitación y Aireación Dos fenómenos a menudo confundidos que afectan el comportamiento del hidrojet. Con poco entendimiento de este fenómeno y sus causas, los diseñadores pueden planear para minimizar sus efectos.

¿Que es la Cavitación? Para entender la cavitación, debe primero entenderse la relación entre presión y punto de ebullición del agua. A nivel del mar, el agua bulle a 100°C. Conforme la presión se incrementa, el punto de ebullición del agua se incrementa – bullirá a una temperatura mayor de 100°C, e inversamente. Conforme la presión disminuye, el agua bullirá a temperaturas menores a 100°C. Si la presión decrece suficientemente, el agua bullirá a las temperaturas ambiente típicas. Punto de Ebullición del Agua 0.2 0.4 0.6 0.8 1 50 100 Temperatura (C) Presión (Bar)

¿Que es la Cavitación? Flujo Aspa del Impulsor Durante la operación normal del impulsor, existe un área de baja presión en la espalda del aspa. Normalmente, la presión no cae lo suficiente para que le ebullición ocurra. Sin embargo, el diseño o selección impropia o los desperfectos pueden ocasionar una inusual caída de presión en un área pequeña del aspa. La ebullición puede ocurrir en esta pequeña área. El agua bulle en esta región de baja presión y forma burbujas 0.018 bar Las burbujas viajan aguas abajo y conforme pasan a una zona de mas elevada presión del aspa, la ebullición cesa y las burbujas se colapsan. presión negativa presión positiva Aspa del Impulsor Flujo Las burbujas colapsadas liberan suficiente energía para erosionar la superficie del aspa.

¿Que es la Cavitación? Este proceso completo de caída de presion, ebullición y colapso de burbujas es llamado “cavitación”. El daño ocasionado por las burbujas colapsantes se denomina “erosión por cavitación” La cavitación es ocasionada por un descenso en la presion no por un incremento en la temperatura. A diferencia de las hélices convencionales, que pueden cavitar a elevadas velocidades, los hidrojets son afectados a bajas velocidades.

Condiciones que Causan Cavitación Operación en el Rango de Velocidad del ‘Lomo’ de la Curva Sobrecarga de la Embarcación Asiento por Popa de la Embarcación Mal tiempo o malas condiciones del mar Obstrucción de la rejilla de admisión Impulsores despuntados o dañados Huelgo excesivo en las puntas del impulsor

Usted Puede Estar Experimentando Cavitación si… El jet pierde su ‘agarre’ en el agua La maquina se ‘desboca’ o sus RPM se incrementan La aceleración de la embarcación disminuye o cesa Ruido en el jet (algunas veces, condición extrema)

Curvas de Empuje / Cavitación Las líneas de velocidad mínima se muestran en todas las curvas de empuje publicadas por Hamilton Jet, e indican la velocidad mínima permitida a la embarcación para operación continua con máxima aceleración. La operación continua del hidrojet a máxima aceleración y velocidades bajas de la embarcación puede dar inicio a cavitación. La operación continua máxima debe confinarse a velocidades de la embarcación a la derecha de las líneas e idealmente en el área sombreada, para mejores eficiencias.

Curvas de Empuje / Cavitación del HJ 362 Curvas de empuje típicas del hidrojet HJ362 mostrando líneas de velocidad mínima

¿Como evitar la cavitación en la etapa de diseño de la embarcación? Seleccione el hidrojet correcto, basándose en estadísticas reales Seleccione hidrojets con: Impulsores de mayor área (aspas mas grandes o mayor numero de aspas de tamaño similar) Distribución uniforme de carga sobre el aspa Toberas mas pequeñas Admisiones mas grandes Controle y reduzca el desplazamiento de la embarcación Instale aletas adrizantes (trim tabs)

¿Que hacer si esta experimentando Cavitación? Reduzca las RPM de la Maquina Incremente la Velocidad de la Embarcación

¿Que es la Aireación? No es un proceso tan complicado como la Cavitación Se refiere al aire que entra al hidrojet, que puede adherirse a las áreas de baja presión en el lado de succión de las aspas del impulsor. Esto deja menos espacio para que el agua ‘sólida’ (sin aire) pase entre las aspas, ocasionando una reducción en el flujo, con la consecuente perdida de empuje.

¿Que es la Aireación? En la practica, siempre existe algo de aire entrampado en el flujo de agua al hidrojet, ocasionado por la interfase del aire/agua en la proa de la embarcación. El hidrojet puede manejar este cantidad limitada de aire sin reducción en el comportamiento. Cuando este flujo de agua se vuelve excesivamente aireado, ocasionara una perdida de empuje en el hidrojet, lo que se evidencía por una incremento en las RPM de la maquina con una caída simultanea en la velocidad de la embarcación.

Factores que pueden ocasionar aireación excesiva Cascos con “Vees” muy bajas, y formas de proa obtusas o muy llenas. Formas de casco múltiples, especialmente con 3 cascos (trimaranes). Tracas de planeo, sobrequillas y quillas centrales de barra. Apéndices, tomas de agua, etc. localizadas a proa de la admisión de los hidrojets. Admisiones de los hidrojets con saltos o rebordes sobre el perfil del casco.

Factores que pueden ocasionar aireación excesiva Escapes o drenes posicionados debajo del plano de flotación. Asiento por popa excesivo

Recomendaciones para el diseño del casco