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cavitazióne

sf. [sec. XX; da cavità]. Fenomeno consistente nella formazione di minuscole cavità entro un liquido in moto all'interno, contro o intorno a una superficie solida. Le cavità contengono sempre bolle di vapore del liquido, di gas in questo precedentemente sciolto, che producono dannosi effetti sul materiale a contatto con il liquido. Il fenomeno si verifica anche nel caso di un liquido in quiete attraversato da un'onda ultrasonora di sufficiente intensità. In entrambi i casi la cavitazione avviene nei punti in cui la pressione statica si abbassa fino a diventare inferiore alle tensioni di vapore del liquido corrispondente alla sua temperatura, nel caso delle bolle di vapore, e alla tensione di dissoluzione del gas disciolto, nel caso delle bolle di gas. Poiché il vapore o, rispettivamente, il gas si sviluppano sotto forma di bolle, alle tensioni precedenti occorre aggiungere la tensione corrispondente alla tensione superficiale delle bolle. Nel caso del liquido in moto, la cavitazione si manifesta praticamente nei punti dove è massima la velocità del liquido; qui la massa liquida perde la continuità originando una schiuma che provoca corrosione delle parti in causa per effetto del vapore e dell'aria che si liberano, particolarmente ricchi di ossigeno; la superficie del materiale diventa così rugosa e spugnosa. Oltre alla corrosione dei materiali, la cavitazione provoca anche un'alterazione del campo di corrente del liquido. La cavitazione ha particolare importanza nei condotti metallici per fluidi in corrispondenza di strozzature, nelle quali la diminuzione di scariche provoca un aumento di velocità; lungo i profili alari delle ali degli aliscafi, dove la cavitazione inizia generalmente in un punto del dorso di attacco del profilo dell'ala e si estende in misura dipendente dalla velocità relativa dell'acqua; sulle eliche marine, dove la cavitazione può prodursi sia lungo i profili delle pale, sia nei noccioli; lungo le parti metalliche di turbine, pompe e macchine idrauliche in genere, per esempio palette di giranti. Negli ultimi tre casi la cavitazione provoca anche diminuzione di rendimento, oltre a rumorosità e vibrazioni nocive. Per evitare questo fenomeno nelle turbine occorre limitare l'altezza di aspirazione delle pompe e l'altezza di scarico delle turbine, cosicché la minima pressione nella macchina non scenda al disotto di 0,2-0,3 kg/m². Ciò si ottiene limitando a non più di 6-7 m la quota d'installazione della macchina rispetto al pelo libero nell'ambiente a pressione atmosferica. Nel caso dei liquidi in quiete (cavitazione ultrasonora), la diminuzione di pressione che determina la cavitazione va posta in relazione alla variazione di pressione totale prodotta dall'onda sonora la quale si abbassa a ogni periodo al valore pari alla differenza fra la pressione atmosferica e l'ampiezza della pressione sonora. Per pressioni ultrasonore abbastanza alte l'abbassamento della pressione è sufficiente all'insorgere del fenomeno, che a sua volta altera la forma dell'onda. La cavitazione ultrasonora ha effetti prevalentemente meccanici a frequenze fino a 20 kHz (cavitazione di vapore), chimici a frequenze più elevate (cavitazione di gas). Gli effetti chimici possono essere di idrolisi, ossidazione, polimerizzazione e depolimerizzazione. Si attribuiscono infine alla cavitazione alcuni effetti meccanici degli ultrasuoni, che vengono opportunamente sfruttati nelle applicazioni tecniche di questi.