Es un fenómeno físico, mediante el cual un líquido en determinadas condiciones pasa a estado gaseoso y unos instantes después vuelve a estado líquido; se produce un efecto hidrodinámico que genera cavidades de vapor dentro del fluido, ocasionando implosión de las paredes de una cavidad debido a que la presión interna es inferior a la externa, volviendo a ser un líquido nuevamente; este fenómeno tiene dos fases:

  • Fase 1 – Cambio de estado líquido a gaseoso
  • Fase 2 – Cambio de estado gaseoso a líquido

Figura No.1 – Fases de Cavitación

La cavitación ocurre frecuentemente en sistemas hidráulicos cuando ocurren cambios bruscos de velocidad del líquido, por ejemplo en Alabes de turbinas, Rodetes de bombas, Hélices de barcos, Estrangulamientos bruscos, Regulación mediante orificios y en Válvulas reguladoras algunos efectos de la cavitación son:

  • Ruidos y golpeteos
  • Vibraciones
  • Erosiones del material

Cavitación en una válvula de Mariposa

   

Cavitación en una válvula de Compuerta

Cavitación en una válvula de aso Anular

La cavitación en bombas puede producirse de forma diferente:

  • Cavitacion de succión: ocurre cuando la succion de la bomba se encuentra en condiciones de baja presión haciendo que el líquido se transforme en vapor a la entrada; este es transportado hasta la zona de descarga de la bomba donde el vacío desaparece y el vapor del líquido es nuevamente comprimido debido a la presion de descarga; produciendo una implosión violenta sobre la superficie del rodete presentadno grandes cavidades debido a los trozos de material arrancado por el fenomeno.
  • Cavitación de descarga: ocurre cuando la descarga de la bomba es muy alta en bombas que funcionan menos del 10% de su eficiencia óptima; la elevada presión de descarga provoca que la mayor parte del fluido circule dentro de la bomba e vez de salir. A medida que el líquido fluye alrededor del rodete debe pasar a una velocidad muy elevada a través de una pequeña abertura entre el rodete y trajamar, transformando el liquido en vapor.

Figura No.2 – Daño producido en el rodete de una bomba

Existen dos tipos de cavitación

  • Cavitación por Flujo: está presente en tuberías donde la presión estática el líquido alcanza valores próximos al de la presión de vapor del mismo.
  •  Cavitación por Ondas: aparecen cuando el líquido estando en reposo por él se propagan ondas parecidas a las ultrasónicas denominándose Cavitación Acústica, o típicas ondas por reflexión sobre paredes o superficies libres debido a ondas de compresión o expansión fruto de explosiones y entre otras perturbaciones como el caso del Golpe de Ariete.

Un líquido se evapora cuando la energía no es suficiente para mantener las moléculas unidas; estas se separan unas de otras apareciendo burbujas de vapor.

El agua se evapora a presión atmosférica (1 bar) el agua se evapora a 100°C. Cuando la presión decrece, el proceso de evaporación comienza a una temperatura menor.

Gráfica No.1 – Curva de presión de vapor del agua

Fuente: https://www.slideshare.net/RamiroResendizBadill/fluidos-dinamicos

El agua que fluye por las tuberías está generalmente a presión, producida por una bomba o debido a una diferencia de alturas (proveniente de un depósito) y es considerablemente mayor que la presión de vapor. La energía total de un fluido está compuesta de los siguientes tipos:

  • Energía Potencial
  • Energía De Presión
  • Energía Cinética
  • Perdida De Carga

Figura No.3 – Evolución de los tipos de energía en el punto de regulación

En este punto la presión baja por debajo de la presión de vapor, el agua puede evaporarse; formando burbujas de vapor que se deforman al incrementarse la presión, finalmente explotando y desapareciendo.

Referencias

  1. (Sin Autor). (Sin año de publicación). La cavitación en sistemas de tuberías. 25/06/2016, de URALITA Sitio web: http://www.agronoms.cat/media/upload/editora_24/Cavitacion%20espa%C3%B1ol%202_editora_241_90.pdf
  2. MECANICA DE FLUIDOS. (sábado, 26 de enero de 2008). LA CAVITACION. 25/06/206, de Ingenieros2011 en 12:10 Sitio web: http://ingenieros2011unefa.blogspot.com/2008/01/cavitacion.html
  3. (Sin Autor). (25 de oct. de 2014). Cavitacion. 25/06/2016, de LinkedIn Corporation © 2016 Sitio web: http://es.slideshare.net/joscaval/cavitacion-40725374

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