Cavitación

Fenómeno producido al ser forzada una corriente a cambiar de dirección, donde la reducción en la presión interna hace que los gases disueltos se expandan y se generen presiones negativas. Formación de una cavidad entre la superficie aguas abajo de un cuerpo móvil y el líquido con el cual está en contacto (por ejemplo, la paleta de una hélice). Fenómeno producido en una bomba centrífuga cuando ésta impulsa un caudal excesivo respecto de su capacidad de succión. La cavitación generalmente causa el desgaste de la estructura hidráulica afectada. La cavitación ocurre cuando la presión en la corriente del flujo alcanza la presión de vapor de agua. En una bomba centrífuga, la presión menor ocurre en el ojo del impulsor (o entrada). La energía total en cualquier punto del agua fluyendo, consiste de carga de presión y carga de velocidad (cinética). Por esta razón, hasta que la paleta del impulsor empiece a agregar energía al agua que se está bombeando, la presión decrece cuando la velocidad aumenta. Por lo tanto, la presión de succión necesaria para impedir la cavitación aumenta con un aumento en el bombeo producido. La cavitación es un fenómeno que ocurre en dos etapas, que consisten de la formación de burbujas causadas por bajas presiones y su colapso eventual según se mueven fuera de la presión baja y penetran a regiones de presión más alta. La región de presión que causa que la burbuja de vapor se colapse, podría estar ubicada inmediatamente después de la formación de la burbuja de vapor, o a alguna distancia aguas abajo de la entrada al impulsor, dependiendo de las condiciones de presión aguas abajo. La formación y el colapso de la burbuja de vapor ocurre en un tiempo corto. Es en el punto de colapso donde ocurre el daño físico al impulsor por la erosión del metal. Debido a que la cavitación puede destruír partes de las bombas y a que está usualmente acompañada de vibración, la cavitación en las bombas se evita proporcionando una sumergencía adecuada de acuerdo a las limitaciones de la bomba. Las características de cavitación en el diseño de cada bomba se determinan por pruebas. Al iniciarse la cavitación, hay una reducción en la producción de la bomba, debido a que las burbujas de vapor ocupan parte del área del impulsor por donde pasa el agua. La cavitación por lo tanto, reduce la eficiencia. El punto en el cual la altura de succión empieza a afectar la eficiencia, es la condición crítica mostrada en los diagramas de clasificación de la bomba. La carga neta de succión positiva (NPSH) es el término usado por la industria para describir las características de cavítación de la bomba. Si la bomba va a ser operada en, o cerca del punto de máxima eficiencia (BEP) de la bomba, es necesario en el diseño de la estación de bombas poder comparar el sistema de carga neta positiva de succión disponible (NPSHA) y la sigma para determinar los límites de velocidad de la bomba. Los límites bajo los cuales opera la bomba, generalmente, se extiende a ambos lados del punto de máxima eficiencia de la bomba. Debido a que las velocidades en el ojo del impulsor son proporcionales a la variacion de flujo, la carga neta de succión positiva requerida (NPSHR) aumenta a la derecha del punto de máxima eficiencia (BEP). Por lo tanto, es necesario armonizar las condiciones del sistema de succión de la bomba con la carga neta de succión positiva requerida de la bomba, en todas las condiciones de operación anticipadas para establecer la máxima velocidad segura de operación. Por ejemplo, las cargas de succión de bombas para aguas pluviales y aguas residuales, generalmente, son mayores a mayor razón de flujo y menor carga de operación.