Cavitación en el bombeo de fluidos

Detectar una posible cavitación en bombas, accesorios o válvulas no resulta algo complejo. A modo de comparación, el ruido que produce se asemeja a un martillo golpeando una pieza de metal. Sin embargo, los daños que produce en las piezas contemplan un 'amplio abanico de posibilidades': desde unas ligeras picaduras en el rodete a una agresión completa por todo el álabe. Su corrección, una vez descubierta, también es posible.

Presión atmosférica: en condiciones normales y al nivel del mar, su valor es de 10,33 metros de columna de agua (m.c.a.); 760 mm de columna de mercurio (mm de Hg); 1.013,25 hPa; 1 atm o bien, 1,01 bar.

Temperatura ambiente: la temperatura del emplazamiento de bombeo en un momento dado.

Presión de vapor: presión a la que un líquido empieza a evaporarse. Depende de la temperatura del líquido.

Implosión: colapso de una burbuja cuya presión interior es menor que la externa.

La cavitación se localiza entre el extremo del álabe del rodete y donde acaba la envolvente del cuerpo o tajamar. El líquido se ‘estira’ debido al bajo caudal y a la alta presión diferencial en ambos lados de la tajamar. Al paso de los álabes, se forman y colapsan burbujas, de manera continua. Entre un álabe y el siguiente, aparecen burbujas que permanecen en la tajamar hasta que las alcanza el siguiente álave. En ese momento, se crea una presión suficiente que hace posible la implosión de la burbuja en el extremo del álave. En la parte posterior del mismo, ya se ha formado una nueva burbuja que se sitúa ahí hasta que implosiona en el siguiente álabe.

Cuando se habla de cavitación, válvulas y otros accesorios pueden experimentar los mismos efectos perjudiciales que una bomba. Si una válvula tiene su admisión parcialmente cerrada, probablemente cavitará y se deteriorará de la misma forma que lo haría un impulsor y la placa de desgaste de una bomba cuya aspiración estuviera obstruida. En la cavitación de aspiración, los daños abarcan desde unas pocas picaduras localizadas en el ojo del rodete hasta una rotura total del impulsor y destrucción de la placa de desgaste. En la mayoría de casos, el deterioro se reduce a picaduras en el rodete y en la placa de desgaste. A veces, el desperfecto se describe como si fuera un queso suizo o se hubiera ametrallado el rodete. En general, el daño provocado por una cavitación de aspiración se limita a estas dos piezas. Por su parte, la cavitación en la tajamar de la carcasa (o de impulsión) es, con diferencia, mucho más destructiva que la anterior. En este caso, aparecen las picaduras características en el extremo de los álabes y su parte anterior. Si la cavitación es suficientemente severa, el ataque avanza por todo el álabe.

En cuanto a las carcasas de volutas simples, debido a la no compensación de la alta presión, el eje aumenta su deflexión a medida que la altura de bombeo es más alta. Gorman – Rupp diseña los ejes de sus bombas para que admitan esta deflexión en el rango de trabajo de la curva de funcionamiento. Sin embargo, si la altura de bombeo es suficientemente elevada como para que el punto de trabajo se sitúe a la izquierda de la curva característica, entonces se producirá la cavitación de impulsión que reducirá la vida útil del rodete. La deflexión del eje podría generar fatiga y su propia rotura; los rodamientos se podrían deteriorar por sobreesfuerzo y, además, se podría perjudicar el cierre mecánico.

Cuando una bomba cavita, se percibe un ruido característico que recuerda un martillo golpeando una pieza de metal. También se asemeja al impacto constante de piedras en el interior de la bomba. La manera más precisa para detectar la cavitación es la toma de lecturas de presión en la aspiración e impulsión de la bomba, así como la medición exacta de la velocidad de trabajo de la bomba. Con esta información, se consulta la curva característica de la bomba y se determina dónde está trabajando. Si se sospecha que la bomba padece una cavitación de aspiración la lectura de presión en la brida de succión indicará un nivel de vacío importante o, posiblemente, se deba revisar el cálculo del NPSH. Evidentemente, si se abre la bomba y en el rodete se descubre alguna agresión similar a las descritas, la cavitación ya no es una sospecha sino una realidad.