HABLEMOS DE LA EROSÓN Y LA CAVITACIÓN
Los fenómenos de desgaste tienen una alta implicación en los gastos energéticos y en las paradas intempestivas de producción que ocurren en el mundo industrial. Existen mecanismos de desgaste más agresivos que otros, o que su incidencia y remoción de material, pueden se mas eficientes o incisivos que otros.
Dos de los mecanismos, que encontramos con mayor frecuencia en la industria, es la erosión y la cavitación. Minería, generación eléctrica, industria del papel, aeronáutica, transporte, son apenas algunas de las industrias, donde la incidencia de estos dos mecanismos de desgastes es muy fuerte.
Elementos cómo impellers y carcasas de bombas, álabes de turbinas hidráulicas, válvulas, hélices, conductores de fluidos, calderas, inyectores, toberas y muchos otros, son elementos que significan millones de dólares al año en perdidas, tanto por la acción de reemplazarlos como por los lucros cesantes. Perdidas generadas por las fallas de estos elementos, fallas que en la mayoría de los casos se generan por la acción de fenómenos erosivos o cavitación, o como ocurre en muchos casos, por mecanismos de erosión-cavitación sinérgica.
Entender el principio del desgaste, las formas en que actúan, las diferentes variables que intensifican sus efectos en los elementos de máquina nos pueden ayudar a combatirlos y mitigarlos, disminuyendo sus efectos en los elementos de máquina y aumentando la vida útil de estos.
La cavitación es uno de los fenómenos de desgaste más complejos y estudiados tanto en el sector industrial como en el académico. Su naturaleza radica en los cambios de presión en los fluidos, es un fenómeno hidromecánico, que se da por la propiedad de los fluidos de generar burbujas por debajo de su presión de vapor. Estas burbujas al entrar en zonas de mayor presión implosionan, generando microimpactos de una alta cantidad de energía. Esto genera varios fenómenos, entre micro soldaduras, micro fisuras que posteriormente llevan al desprendimiento de material.
La erosión puede ser un proceso más simple, pero igual de perjudicial para nuestros elementos de máquina. Este proceso también genera un impacto, pero es de una partícula que transfiere energía cinética al cuerpo del material por colisión de esta.
La partícula viaja en un fluido, liquido o gaseoso, que le confiere la energía cinética y que al impactar con el cuerpo que lo contiene, genera desprendimiento de material por rozamiento.
Es un proceso más simple, pero con una incidencia en el desgaste aun mayor que el por cavitación.
Combatir estos mecanismos de desgaste, van desde la modificación de los perfiles dinámicos, hasta el uso de recubrimientos protectores, aplicados por diversos procesos.
En lo que respecta a diseño, disminuir los cambios bruscos de geometría, controlar la generación de flujos turbulentos, la velocidad del caudal y análisis complejos de dinámica de fluidos, puede ser buenas estrategias para mitigar los fenómenos de la cavitación.
También lo está, el uso de elementos protectores, como lo son recubrimientos duros o aleaciones especiales que tengan un alto potencial de resistencia contra la acción de la erosión y/o cavitación.
Recubrimientos que pueden tener diferentes naturalezas y forma de aplicación. Desde cerámicos y aleaciones especiales aplicadas con procesos de proyección térmica como HVOF, plasma y Arc Spray. Hasta recubrimientos metálicos aplicados con procesos de soldadura y materiales epóxicos, que vienen tomando mucha fuerza en la protección de diferentes elementos de máquina.
Continuaremos profundizando en estos fenómenos de desgaste, sus principios e implicaciones y cuales son todos estos métodos y materiales que nos permiten proteger y mitigar los efectos generados por los mecanismos de desgaste.
Juan Fernando Londoño Lopera
Director Instituto Asteco
