CavitaciónCavitacióny y

AireaciónAireación

Victor M. PortelaSEA (Servicios Especializados de

Abastecimiento)Distribuidor Exclusivo de Hamilton Jet

para México

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.

Cavitación y AireaciónCavitación y Aireación

¿¿Que es la Cavitación?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

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 50 100

Temperatura (C)

Pre

sió

n (

Bar

)

0.6

Flujo

presión negativa

presión positiva

El agua bulle en esta región de baja presión y forma burbujas

Aspa del Impulsor

0.018 bar

¿Que es la Cavitación?¿Que es la Cavitación?

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.

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.

Las burbujas colapsadas liberan suficiente energía para erosionar la superficie del aspa.

¿Que es la Cavitación?¿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 Condiciones que Causan CavitaciónCavitación

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 Usted Puede Estar Experimentando Experimentando Cavitación si…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 / Curvas de Empuje / CavitaciónCavitación

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 / Curvas de Empuje / Cavitación del HJ 362Cavitación del HJ 362

Curvas de empuje típicas del hidrojet HJ362 mostrando líneas

de velocidad mínima

¿Como evitar la cavitación en ¿Como evitar la cavitación en la etapa de diseño de la la etapa de diseño de la

embarcación?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 ¿Que hacer si esta experimentando experimentando

Cavitación?Cavitación? Reduzca las RPM de la Maquina Incremente la Velocidad de la

Embarcación

¿Que es la Aireación?¿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?¿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 Factores que pueden ocasionar aireación ocasionar aireación

excesivaexcesiva 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 Factores que pueden ocasionar aireación ocasionar aireación

excesivaexcesiva Escapes o drenes posicionados debajo

del plano de flotación. Asiento por popa excesivo

Recomendaciones para el Recomendaciones para el diseño del cascodiseño del casco