La cavitación es uno de los problemas más temidos cuando se trata de bombas eléctricas. El ruido y la vibración son los signos que permiten percibir la presencia de cavitación, pero los mayores daños son causados por el fuerte impacto mecánico en el cuerpo de la bomba y especialmente en el impulsor.
La física de la cavitación.
La cavitación es el fenómeno por el cual se forman zonas de vapor dentro de un fluido, que están destinadas a implosionar, produciendo el característico ruido similar al que se produce cuando los engranajes están atascados. Todo esto está relacionado con una caída local de la presión del fluido hasta alcanzar la presión de vapor. El fluido, de este modo, experimenta un cambio de fase a gas, lo que provoca la aparición de burbujas. A esto se le denomina nucleación. Después de su formación, las burbujas tienden a crecer, pero tan pronto como entran en una zona donde la presión es mayor, implosionan, liberando una gran cantidad de energía.
Las bombas hidráulicas y el peligro de la cavitación.
Dentro de la bomba hidràulicas, el punto de presión más bajo corresponde generalmente a las puntas de las palas en la entrada del impulsor. A medida que uno se mueve hacia la salida del impulsor, la presión tiende a aumentar, y es aquí donde las burbujas implosionan, ya que la presión de vapor ya no puede contrarrestar la presión hidrostática. Las ondas de presión que se generan se transmiten a las paredes del impulsor, causando daños graves. Estos chorros localizados son temibles incluso para los metales más resistentes. Dan lugar a los llamados cráteres erosivos, una forma de corrosión localizada, también conocida como picadura, particularmente insidiosa ya que puede provocar perforaciones incluso con una pequeña pérdida de metal.
Pero no solo hay daño en el impulsor. Las vibraciones provocan el desgaste de los cojinetes y sellos. Finalmente, la cavitación también afecta la eficiencia general, ya que la fricción y las turbulencias claramente empeoran el rendimiento de la bomba.
Cómo elegir e instalar la bomba correctamente para evitar la cavitación.
Para evitar el riesgo de cavitación, hay un parámetro fundamental que se debe considerar: el valor NPSH (Net Positive Suction Head).
El NPSH indica la presión de succión mínima requerida, expresada en metros, para que la bomba pueda funcionar de acuerdo con su curva de rendimiento evitando el fenómeno de la cavitación. En otras palabras, el NPSH indica la cantidad de energía que el líquido debe tener en la entrada de la bomba (donde se encuentra el punto de presión más bajo) para evitar la formación de burbujas de vapor y la consecuente cavitación.
Para un determinado caudal, el valor NPSHA, que representa la presión de succión mínima disponible, debe ser superior al valor NPSHR, que es la presión de succión mínima requerida. Además, es recomendable considerar siempre un margen de seguridad de 0,5 m o 1 m para asegurar que la bomba opere a su capacidad óptima.
Además del valor correcto de NPSH, es importante aplicar algunas medidas:
- La bomba hidràulicas debe colocarse lo más cerca posible del tanque de succión y, si es necesario, se puede considerar el uso de una bomba sumergible. Para crear una presión positiva de succión, también se puede instalar la bomba en posición sumergida, es decir, a un nivel más bajo que el líquido a bombear.
- Es fundamental minimizar las pérdidas de carga, ya que cualquier disminución de la presión afecta negativamente al fenómeno de la cavitación. En este sentido, es importante que los colectores de succión estén dimensionados correctamente, con un diámetro lo suficientemente amplio y sin asperezas ni esquinas vivas en la entrada. Del mismo modo, para contener las pérdidas de carga, es necesario prestar atención a todos los componentes del sistema, como las válvulas de fondo o las válvulas de retención, eligiendo modelos que aseguren una alta eficiencia hidráulica.
