corrosión por cavitación
Un caso especial de erosión es producido por burbujas de vapor del mismo líquido que se generan en las zonas de mayor velocidad del fluido (por una menor presión en ese punto). Estas burbujas "colapsan" al chocar contra la superficie del acero, produciendo un verdadero impacto que rompe la capa pasiva de óxido. Este fenómeno se llama "cavitación" y se observa muy a menudo en los propulsores de bombas, aspas de propulsores de embarcaciones etc. La cavitación también se da en superficies donde ocurre la ebullición de un líquido.
la cavitación puede incrementar la velocidad de corrosión y originar desgastes superficiales.
La cavitación-corrosión es la combinación del deterioro de la superficie causado por la formación y colapso de burbujas en un líquido y de la corrosión. La onda de choque debido al colapso de las cavidades se lleva la capa protectora de óxido de los metales de tal forma que entre esta zona y la que permanece pasivada se forma un par galvánico en el que el ánodo es la zona que ha perdido su capa de óxido y cátodo la que la mantiene.
Causas
La cavitación-corrosión ocurre en instalaciones como turbinas hidráulicas, aspas de turbinas, hélices, aviones sumergidos e impulsores de bombas.Para entender cómo se generan y colapsan las burbujas se considerará un tubo con agua y un pistón. Cuando el pistón se mueve hacia afuera el volumen aumenta y la presión disminuye. Con presión reducida el agua hierve y se forman burbujas. Cuando el pistón se mueve hacia adentro el volumen disminuye y la presión aumenta. Con presión aumentada las burbujas colapsan. Este proceso se repite muchas veces y muy rápido dentro de turbinas e impulsores, causando una rápida formación de burbujas y su colapso.
La cavitación se produce en las bombas cuando la entrada de la bomba no suministra fluido a la bomba lo suficientemente rápido para igualar la cantidad de fluido que se descarga de la salida de la bomba. Las burbujas de gas se forman dentro de la bomba en estas condiciones y posteriormente colapsan bajo presión. El fluido de alta velocidad golpea el metal cuando las burbujas colapsan en la superficie del metal.
En ausencia de capas superficiales protectoras, la formación de burbujas y el colapso propagan la cavitación por deformación plástica (que arranca las partículas metálicas de la superficie) del metal. La corrosión facilita aún más la propagación de la cavitación. Por lo tanto, la corrosión por cavitación es una acción sinérgica que involucra procesos tanto mecánicos (formación de burbujas y colapso) como químicos (corrosión).
Ejemplos
Las figuras 6 y 7 muestran piezas dañadas por la cavitación. Son piezas sometidas a cambios de presión en lugares con agua. La figura 5 es una válvula que tuvo su capa de óxido protectora removida, generando pérdida de material en una zona específica.La figura mostrada es una turbina En esas piezas hay cambios de presión bruscos y una corriente de fluido que arranca la capa protectora.
Formas de prevención
El daño por cavitación se puede controlar minimizando la probabilidad de formación de burbujas y colapso, lo que se puede lograr diseñando sistemas hidrodinámicos con diferencias de presión más pequeñas.En el caso de una bomba que experimente cavitación, el enfoque estándar es aumentar la presión del sistema lo suficiente para evitar la formación de burbujas en los puntos de baja presión del sistema. Además, los sistemas hidrodinámicos se fabrican con materiales que son resistentes a la corrosión y al daño mecánico.
Con respecto a la selección de materiales, debe tenerse en cuenta que los materiales dúctiles son más resistentes que los materiales frágiles, los materiales con mayor resistencia a la fatiga también tienen una mayor resistencia a la cavitación-corrosión y la resistencia a la cavitación-corrosión aumenta con la disminución del tamaño de grano de los materiales. Las superficies rugosas proporcionan más sitios para la nucleación de burbujas que las superficies lisas; por lo tanto, las superficies de los impulsores y las hélices de la bomba pueden alisarse. Las superficies de los materiales están protegidas con revestimientos; comúnmente caucho o plástico.
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