✅ CAVITACIÓN EN UN SISTEMA HIDRÁULICO

El fenómeno de la cavitación es un fenómeno netamente físico, puesto que sucede cuando cualquier tipo de líquido que se encuentra en determinadas condiciones, de las cuales hablaremos más adelante, hace el juego de pasar a estado gaseoso y regresar a estado líquido solo en unos cuantos instantes, todo este proceso hace que se produzca un efecto hidrodinámico que irá generando grandes cavidades de vapor dentro del determinado fluido y a su vez ocurrirá una implosión dentro de las de las paredes de la cavidad, esto debido a que la presión extermina es mayor que la interna, terminando con el fluido regresando a estado líquido. Este efecto hidrodinámico también puede producir en cualquier tipo de líquido cuando exista una gran velocidad que atraviese una arista que este afilada, esto producirá que exista una descompresión del determinado líquido. Esta acción puede ocasionar que se alcance una presión de vapor en la cual las moléculas pasaran a estado gaseoso de manera inmediata, generando cavidades en el líquido. Luego, estas cavidades que han sido formadas viajarán a lugares o zonas donde exista mayor presión, ocasionando que implosión y regresen a estado líquido de manera inmediata y a su vez generando una gran estala de gas y produciendo daños a cualquier tipo de material o estructura. El proceso de cavitación puede asemejarse a la ebullición, sin embargo, la cavitación se logra por una caída brusca en la presión local por debajo de la presión de vapor, mientras que en la ebullición sucede todo lo contrario.

Es importante mencionar que en el proceso del fenómeno de cavitación siempre existirán dos etapas o fases importantes: la primera fase que corresponde al cambio de estado líquido a estado gaseoso, y la segunda fase que corresponde al cambio de estado gaseoso a estado líquido.

Debemos tener en cuenta que un determinado líquido pasará a estado gaseoso o vapor por dos características importantes, cambios bruscos en la temperatura (aumento de temperatura) o cambios bruscos de presión. Pongamos un ejemplo, si trabajamos con agua con una temperatura a 10°C, existirá un cambio de estado cuando la presión absoluta sea de 0.12 mca (metros columna de agua), produciendo una presión relativa de -10.21 mca. El agua tiene la característica de evaporarse al alcanzar 1 bar o temperaturas de 100°C, sin embargo, cuando existe un decrecimiento en la presión, la evaporación del agua surgirá a temperaturas menores a la ya mencionada. Este proceso mediante el cual el agua cambia de estado líquido a gaseoso produce que se liberen los gases que estaban disueltos en ella, produciendo así las cavidades o burbujas que son transportadas por la corriente líquida de agua, que, al encontrar grandes presiones aguas abajo, estas van a implosionar. Cuando la presión del agua que se transporta por medio de una tubería comienza a disminuir o caer por debajo de la presión atmosférica local, empezará a generarse el vacío dentro de la tubería, cuanto más baja sea la presión mayor será el vacío que se esté generando, hasta llegar al punto en el cual se origine el cambio de estado líquido a gaseoso y viceversa. Es importante mencionar que el agua dentro de una tubería siempre está sometida a presión, ya sea por una bomba o por diferencia de alturas, y esta presión siempre será mayor que la presión de vapor, pues debemos tener en cuenta que la energía total del agua se compone de : energía potencial, energía cinética, energía de presión y pérdidas de carga. Por otra parte, debemos tener en cuenta que un líquido empezará a evaporarse cuando no exista la suficiente energía que permita que las moléculas de este líquido mantengan un grado de cohesión aceptable.

El fenómeno de la cavitación ocurre con mayor frecuencia en sistemas hidráulicos en donde existen cambios bruscos en la velocidad del líquido, ya sean tuberías, rodetes de bombas, válvulas reguladoras, hélices de barcos, turbinas, etc. Los problemas que son mayormente identificados son: ruidos y golpes dentro de los sistemas, vibraciones o presencia de erosión en los materiales de los sistemas.

TIPOS DE CAVITACIÓN

Los tipos de cavitación podemos clasificarlos en: cavitación por flujo y cavitación por ondas.

• Cavitación por flujo: La cavitación por flujo ocurre siempre y cuando se transporte al fluido por una tubería, cuando la presión estática que presenta el flujo empezará a alcanzar valores que sean cercanos a la presión de vapor.
• Cavitación por ondas: Este tipo de cavitación ocurre cuando se propagan ondas por un líquido que se encuentre en reposo, también por ondas que pueden ser debido a la presencia de explosiones o perturbaciones como el golpe de ariete.

Cuando hablamos de cavitación en puede originarse en bombas, podemos clasificarlas como: cavitación por succión y cavitación por descarga.

• Cavitación por succión: Este tipo de cavitación se producirá cuando existan condiciones de presión baja, ocasionando que el fluido que se encuentra en la entra empiece a evaporarse. Debido a este proceso ocasiona que sea transportado hasta donde se produzca la descarga de la bomba, lugar en donde el vacío antes generado se desaparecerá y en consecuencia comprimirá nuevamente el vapor del líquido debido a la presencia de presión en la descarga, esto ocasiona que las cavidades implosiones de formas bruscas sobre la superficie del rodete y por lo tanto, dañando los materiales.
• Cavitación por descarga: Este tipo de cavitación se produce en bombas en las cuales la descarga es muy alta y su eficiencia es menor al 10%, esto produce que el fluido no tienda a salir de la bomba, puesto que se encontrará circulando reiteradas veces dentro de ella. Este proceso de estar transportando el líquido a través del rodete de la bomba, ocasionará que el fluido alcance grandes velocidades y luego, a su momento de pasar entre una abertura pequeña entre el rodete y el tajamar, ocasionará que el fluido pase de estado líquido a estado gaseoso.

El proceso de cavitación puede dañar cualquier tipo de estructura o materiales, ocasionando que la eficiencia de un cierto sistema no sea el adecuado y perjudicándolo día a día. Si bien sabemos que la cavitación es un proceso que no podemos evitar, podemos tener los cuidados y precauciones necesarias para que los daños producidos no sean de gran magnitud.