Fundamentos de Hidráulica: Presión de Vapor, Cavitación y Regímenes de Flujo

Presión de vapor

Si encerramos un líquido en un espacio, el vapor que se ha generado se acumula, pero algunas de las moléculas del vapor inciden en la superficie del líquido y son capturadas para pasar a la fase líquida de nuevo. Se alcanza un equilibrio cuando el número de moléculas que salen en forma de vapor desde el líquido coincide con las que se condensan. En ese momento, el vapor encerrado ejerce una presión de vapor, que solo depende de la temperatura del fluido y se mantiene inalterable. Si aumentase la temperatura, aumentaría la presión de vapor.

La cavitación

Cuando los líquidos circulan por las conducciones, pueden existir zonas con bajas presiones que, si son inferiores o iguales a la presión de vapor del líquido, dan lugar a que este hierva, formándose burbujas de vapor que son arrastradas por el fluido hasta otros lugares de mayor presión, convirtiéndose en líquido. Este fenómeno de la cavitación corroe las partes móviles del sistema hidráulico.

Régimen laminar

Si la velocidad del fluido no sobrepasa un cierto límite, su movimiento se realiza por capas superpuestas que no se entremezclan; las láminas de corriente son prácticamente paralelas a las paredes. Es el régimen laminar.

Características:

• El fluido sigue una trayectoria definida por las líneas de corriente.
• Cada línea de corriente tiene diferente velocidad y, de hecho, en el centro de la conducción es mayor.
• Las partículas se mueven de forma que las líneas de corriente son paralelas.

Régimen turbulento

A partir de cierto valor de velocidad, denominada velocidad crítica, las capas del fluido se entremezclan y las líneas de corriente se hacen sumamente complicadas, formándose remolinos. En estas condiciones se trata de un régimen turbulento.

Características:

• El índice de Reynolds es alto.
• La velocidad del fluido es alta, al contrario que sucede en el régimen laminar.
• Se forman remolinos en el fluido.

Pérdidas de carga

Entre las paredes del tubo y el fluido, o entre las mismas partículas del fluido, se generan fuerzas de rozamiento que, a su vez, generan calor. Parte de la energía hidráulica se transforma en energía térmica, computándose en el balance energético como una pérdida, traduciéndose en una disminución de presión del líquido hidráulico. Como consecuencia del rozamiento, el líquido pierde presión; es la pérdida de carga.