Cos'è cavitazione?

Cavitazione

La cavitazione è un fenomeno fisico che si verifica in un liquido quando la pressione locale del fluido scende al di sotto della sua pressione di vapore alla temperatura specifica. Questo provoca la formazione rapida e violenta di bolle di vapore all'interno del liquido. Queste bolle, una volta trasportate in zone a pressione più alta, implodono (collassano) bruscamente, generando onde d'urto e micro-getti di liquido ad alta velocità.

Meccanismi di Formazione:

La cavitazione si genera principalmente in due modi:

• Cavitazione Idrodinamica: Si verifica in sistemi fluidodinamici, come pompe, eliche, turbine e condotte, dove l'alta velocità del fluido in determinate zone provoca una diminuzione della pressione. Queste zone a bassa pressione, create ad esempio attorno ai profili delle pale di un'elica o all'interno di una pompa, possono innescare la formazione di bolle.

• Cavitazione Acustica: È prodotta dall'applicazione di ultrasuoni ad un liquido. Le onde ultrasoniche creano zone di alta e bassa pressione, e quando la pressione nelle zone di depressione scende al di sotto della pressione di vapore, si formano le bolle di cavitazione. Questo fenomeno è sfruttato in applicazioni come la pulizia ad ultrasuoni e la sonochimica.

Effetti:

Gli effetti della cavitazione possono essere sia positivi che negativi, a seconda dell'applicazione:

• Effetti Negativi:

  • Danneggiamento dei materiali: L'implosione delle bolle genera micro-getti e onde d'urto che possono erodere e danneggiare le superfici dei componenti meccanici (es. pale di eliche, giranti di pompe). Questo processo è noto come erosione%20da%20cavitazione.
  • Rumore e vibrazioni: Le implosioni delle bolle generano rumore e vibrazioni indesiderate.
  • Riduzione dell'efficienza: La presenza di bolle nel flusso riduce l'efficienza delle macchine idrauliche (pompe, turbine).

• Effetti Positivi:

  • Pulizia ad ultrasuoni: La cavitazione aiuta a rimuovere lo sporco e i contaminanti dalle superfici.
  • Sonochimica: La cavitazione accelera o innesca reazioni chimiche.
  • Litotrissia: La cavitazione può essere utilizzata per frantumare calcoli renali.

Prevenzione:

Per prevenire la cavitazione si possono adottare diverse strategie:

• Progettazione accurata: Ottimizzare la geometria dei componenti (es. pale di eliche, giranti di pompe) per minimizzare le zone a bassa pressione.
• Controllo della pressione: Mantenere la pressione del fluido al di sopra della pressione di vapore.
• Materiali resistenti: Utilizzare materiali resistenti all'erosione da cavitazione.
• Controllo della velocità del flusso: Ridurre la velocità del fluido nelle zone critiche.

In sintesi, la cavitazione è un fenomeno complesso che può avere effetti significativi sulle prestazioni e sulla durata delle macchine idrauliche e che, allo stesso tempo, può essere sfruttato in diverse applicazioni tecnologiche.