Hoy nos toca explicarte un fenómeno que ocurre o que puede ocurrir en las bombas de agua, el cual es de naturaleza destructiva y se manifiesta por la aparición de burbujas de vapor en los impulsores de la bomba o muy cerca de ellos. La cavitación hidráulica tiene lugar cuando la presión estática cae por debajo de la presión de vapor del líquido.
Cuando esas burbujas de vapor implosionan o explotan, se dice que ocurre el proceso de cavitación, durante el cual se generan ondas de choque de alta presión.
La cavitación en bombas, junto al golpe de ariete, es uno de los mayores riesgos para el correcto funcionamiento y la vida útil de una bomba de agua. La cavitación es un problema que afecta a muchos clientes de bombas de agua y puede causar daños muy severos al impulsor de la bomba, a la vez que ralentiza el flujo y eficacia general del dispositivo.
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¿Por qué cavitan las bombas centrifugas?. ¿Cómo afecta la cavitación a las bombas hidráulicas? ¿Cómo evitar la cavitación en una bomba de agua? ¿Qué soluciones tenemos que implementar?. Son preguntas muy frecuentes entre los clientes de las máquinas de bombeo de agua.
En términos un poco más técnicos y profesionales:
Qué es la cavitación de la bomba de agua
La cavitación en bombas es el proceso o efecto hidrodinámico en el que los cambios rápidos de presión en el agua conllevan a pequeñas cavidades llenas de vapor donde la presión es baja. Estas cavidades (burbujas) pueden colapsar cuando se colocan en agua a alta presión y provocar una onda de choque que puede dañar el impulsor, que es un elemento vital para el funcionamiento de la bomba.
Dicho de otra forma: los cambios de presión provocan burbujas, y cuando estas burbujas elevan su presión, estallan y provocan las famosas ondas de choque dentro de la estructura de la bomba. Estas ondas de choque van desgastando con el tiempo tanto al impulsor como al cuerpo del dispositivo (voluta) y causan a la larga daños muy graves que pueden parecer increíbles dado el tamaño y la fuerza de las burbujas.
¿Cómo es posible que las burbujas que explotan consiguen desgastar un impulsor que es de metal? La razón fundamental es que el fenómeno de la cavitación afecta a la bomba durante un largo período de tiempo. Es probable que ese proceso no dañe inmediatamente a la bomba, pero durante un período más extenso de tiempo y una cavitación constante, un impulsor de metal puede desgastarse debido a la ocurrencia del fenómeno.
En la cavitación hidráulica se distinguen dos fases:
– 1ra. Se caracteriza por la aparición y crecimiento de cavidades llenas de vapor en el interior del líquido que son arrastradas por la corriente, pudiendo aparecer junto al contorno del sólido en contacto con el líquido.
– 2da. Consiste en el colapso, ya que la presión exterior a la cavidad es superior a la presión de vapor, y las burbujas colapsan violentamente, condensándose casi instantáneamente, generándose ondas de choque que golpean fuertemente la pared sólida.
Te explicaremos seguidamente los síntomas de la cavitación que te permitirán detectarla a tiempo.
Síntomas de la cavitación de la bomba
Antes de estar seguro que estás enfrentándote a la cavitación de tu bomba, debes conocer los síntomas frecuentes y de esta forma asegurarte al 100% que el problema de la bomba es realmente ese.
Sin tener que abrir la bomba puedes ejecutar una serie de comprobaciones para detectar la presencia o no del fenómeno de cavitación hidráulica.
Lo primero que puedes verificar muy fácilmente es cualquier ruido inusual proveniente de la bomba. Es un ruido al que no estás acostumbrado ya que cuando las burbujas explotan y causan cavitación, emiten un sonido burbujeante que casi cruje. Es común escuchar un ruido o traqueteo que te llega desde la carcasa del impulsor, como si fueran piedras, grava o mármoles.
Es la manera más fácil de sospechar o detectar que tu bomba puede tener un problema como la cavitación. Seguidamente debes comprobar si la bomba está vibrando demasiado o tiene sacudidas anormales. Es también un síntoma de que el proceso de cavitación está teniendo lugar.
Otro punto es comprobar si el flujo y la presión normal de trabajo de la bomba son normales o correctos. Si alguno ha disminuido puede ser debido a la cavitación.
El próximo paso sería verificar si la energía para mover el impulsor es mayor de lo habitual, ya que las propias burbujas impiden su correcto movimiento y por ende el motor debe emplearse a fondo para conseguirlo.
A partir de aquí las inspecciones requieren desarmar la bomba y revisar sus partes internas.
Debes revisar minuciosamente el impulsor y asegurarte no esté dañado a causa de la erosión. Si está dañado o encuentras pequeñas partes del impulsor rotas dentro de la bomba, es muy probable que tengas problemas de cavitación.
Si los sellos, rodamientos o cojinetes tienen fugas o daños puede ser también síntoma de la cavitación.
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Tipos de cavitación en bombas
Son varias las posibilidades de clasificación que puedes encontrar debido a la naturaleza del fenómeno de cavitación en turbinas hidráulicas, pues pudiera hacerse según la forma en que se produce, por su grado de desarrollo e inclusive por la forma que empíricamente se observa, entre otras.
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Cavitación por vaporización
La vaporización es el tipo más común de cavitación hidráulica y, como tal, es el que la mayoría de la gente busca evitar y corregir. A menudo llamada cavitación NPSHA inadecuada o cavitación clásica. Ocurre cuando el líquido dentro de la bomba fluye por la sección de succión del impulsor que tiene una presión más baja, formando las burbujas. Cuando el líquido entonces pasa a través del impulsor, las burbujas cavitarán al encontrar una presión más elevada, produciéndose las ondas de choque ya explicadas. Este problema suele ser muy frecuente y existen procedimientos que contribuyen a prevenir la cavitación por vaporización.
Primeramente debes tratar de reducir las revoluciones por minuto (rpm) o velocidad del motor. Al reducir la velocidad del motor se logra reducir también la velocidad del líquido y disminuye la presión del cabezal.
Como es lógico no puedes alterar demasiado la potencia del motor, pues se afectará el bombeo de la bomba.
Otra alternativa profesional para prevenir la cavitación por vaporización es adquirir un impulsor inductor, siempre que la bomba sea capaz de utilizarlo. Es básicamente un impulsor más pequeño que se conecta al frente del impulsor principal. Ayuda a prevenir la cavitación pues las burbujas formadas no tienen el frente del impulsor principal al que adherirse.
Otra manera de prevenir la cavitación por vaporización es intentar reducir la temperatura de la bomba de agua. Las temperaturas elevadas pueden causar cavitación por vaporización, ya que el calor vaporiza el agua en burbujas.
Aumentar el nivel de líquido alrededor del área de succión contribuye a evitar la cavitación.
Al aumentar el diámetro del ojo del impulsor, habrá menos área de superficie para la ocurrencia de la cavitación en la parte de succión del impulsor. Esto último solo se hace con la anuencia del fabricante y verificando que no se afectará la cantidad de líquido que se necesita bombear.
Cavitación hidráulica por Circulación Interna
Un tipo de cavitación hidráulica que pudiera ocurrir se le denomina circulación interna. Este tipo de cavitación es un poco más simple que la anterior (vaporización). Quizás te sea más fácil de corregir o evitar siempre que se logre un buen mantenimiento de la bomba.
Ocurre cuando el puerto de descarga no está sacando líquido a la velocidad adecuada, provocando que el agua que no se descargó se recircula a través de la bomba de agua y retorna a través de los puntos de alta y baja presión, lo que hace que tenga un calor y una velocidad altos, creando las burbujas de cavitación.
Cualquier problema con la circulación interna generalmente está relacionado con la línea de descarga, así que siempre asegúrese de estar al tanto de su mantenimiento y cuidado para evitar daños a su bomba y ahorrar tiempo.
Síndrome de paso por la paleta
El “síndrome de paso por la paleta” (en inglés vane passing síndrome) es otro tipo de cavitación que puede evitarse fácilmente si se hace la elección correcta antes de comprar una bomba de agua. Ocurre cuando el diámetro del impulsor es demasiado grande o la carcasa de la bomba tiene una capa demasiado gruesa. La cavitación ocurre porque no hay suficiente espacio en el cuerpo de la bomba para que pase el líquido, y la menor cantidad de espacio para el agua / líquido hace que gane velocidad y disminuya la presión. La disminución de la presión conduce a un aumento de la temperatura que conduce a burbujas y a la cavitación.
Cavitación hidráulica por aspiración de aire
La cavitación por aspiración de aire ocurre cuando el aire ingresa a la bomba debido a una válvula defectuosa o un punto débil como un anillo de articulación. Una vez que el aire está adentro, no tiene más remedio que ser bombeado. Debido a que es aire y no agua u otro líquido, el aire crea burbujas dentro del agua cuando se mueve en la bomba. Estas burbujas luego estallan cuando el impulsor gira y causan daños al impulsor.
Debes comprobar regularmente las juntas, válvulas, cuerpo de la bomba y tuberías para certificar que no existan puntos de entrada de aire hacia la bomba. También asegurarte de que la bomba que estás sea capaz de cumplir con los requisitos de bombeo de agua que necesitas
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En sentido general ejecuta regularmente un buen mantenimiento a tu bomba de agua y evitarás la cavitación por aspiración de aire.
Cavitación de turbulencia
Este tipo de cavitación es bastante evidente, puesto que la turbulencia provocada por el bombeo de agua crea burbujas y esto causa cavitación hidráulica. Sin embargo, el simple bombeo del agua no es suficiente para causar esas turbulencias. Aquí vuelven a entrar en el proceso las tuberías, filtros, válvulas y demás partes de la bomba y del circuito que si no son las adecuadas pudieran causar turbulencias. Si todas las piezas del circuito hidráulico no son las idóneas, el líquido se vuelve turbulento y comienza a experimentar diferentes presiones, lo que lleva a la cavitación.
De igual manera que en tipos de cavitación anteriores se puede evitar esta turbulencia a través de una planificación correcta y exacta de los componentes que necesitas y la cantidad de líquido a bombear y la rapidez del bombeo. Además asegúrate de comprobar bien y no sobrepasar el tope de rendimiento de la bomba, según lo especifica el fabricante, pues si presionas demasiado a la bomba de seguro comenzará a experimentar turbulencias, entre otros problemas de rendimiento.
A modo de resumen podemos decir que las causas más comunes de la aparición de la cavitación son:
- Filtros obstruidos
- Entrada de aire al sistema
- Revoluciones por minuto y presión de la bomba excesivamente altas
- Bloqueos de tuberías
- Diseño deficiente del circuito hidráulico (sistema de tuberías)
- Deficiente succión de la bomba
Cómo evitar la cavitación | Recomendaciones generales para evitar la cavitación hidráulica
Para evitar los efectos negativos de la cavitación en sistemas hidráulicos, es esencial seguir las siguientes recomendaciones:
- Mantenimiento regular: Realiza un mantenimiento periódico para asegurarte de que la entrada de la bomba hidráulica esté limpia y sin obstrucciones.
- Dimensionar adecuadamente la línea de aspiración: Asegúrate de que el diámetro de la línea de aspiración sea apropiado para mantener una velocidad del fluido en el rango de 0.5 a 1.6 metros por segundo.
- Verificar velocidad de la bomba: Asegúrate de que la bomba gire dentro de los valores de velocidad recomendados por el fabricante, tanto la velocidad mínima como la máxima.
- Minimizar la longitud y curvas: La línea que conecta el depósito con la entrada de la bomba hidráulica debe ser lo más corta posible y con la menor cantidad de curvas o codos.
- Ubicación de la línea de aspiración: Coloca la línea de aspiración en el depósito lo más alejada posible de la línea de retorno y drenaje.
- Filtro de aspiración adecuado: Si se utiliza un filtro de aspiración, asegúrate de que tenga el tamaño adecuado y que no esté parcial o totalmente obstruido. La obstrucción podría crear un vacío en el tanque y afectar la aspiración de la bomba.
Conclusiones sobre la cavitación hidráulica
Evitar la cavitación en tu bomba de agua es muy pero muy importante. Te ahorrará tiempo y dinero, prolongará la vida útil del impulsor y por ende de la bomba como tal. Debes estar muy atento a cualquier síntoma de cavitación hidráulica y aunque aparentemente todo marche bien realiza chequeos y mantenimientos con frecuencia.
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