Cavitación de la bomba: qué es y cómo evitarla

En el mundo de las bombas industriales, un término que se repite con frecuencia e infunde temor a los operarios es «cavitación». Este fenómeno aparentemente invisible puede causar daños importantes y reducir drásticamente la vida útil y el rendimiento de una bomba. Por consiguiente, entender qué es la cavitación, qué la provoca y, sobre todo, cómo prevenirla o mitigarla, es crucial para garantizar un funcionamiento fiable y prolongado de los sistemas de bombeo.

Concretamente, la cavitación es un proceso físico que se produce dentro de un líquido en movimiento cuando la presión local desciende por debajo de la presión de vapor del propio líquido a la temperatura de funcionamiento. En términos más sencillos, en el interior del líquido se forman burbujas de vapor que implosionan violentamente al desplazarse hacia zonas de mayor presión. Estas implosiones generan ondas de presión localizadas extremadamente intensas, capaces de erosionar todas las superficies afectadas, independientemente del material de construcción.

Las principales causas de la cavitación

Varios factores pueden contribuir a que se produzca cavitación en una bomba, y la identificación de la causa raíz es el primer paso para aplicar las estrategias de prevención más eficaces. Los factores predisponentes incluyen:

• succión insuficiente (NPSHa demasiado baja): La altura de aspiración positiva neta disponible (NPSHa) es la presión absoluta del líquido en la entrada de la bomba, neta de la presión de vapor. Si la NPSHa es demasiado baja en comparación con la altura de aspiración positiva neta requerida (NPSHr) por la bomba, la presión del líquido en el interior puede caer por debajo de la presión de vapor, provocando la formación de burbujas. Esto suele deberse a una altura de aspiración excesiva, a caídas de presión elevadas en la tubería de aspiración (debido a tuberías demasiado largas o de diámetro insuficiente, curvas cerradas, filtros o válvulas parcialmente obstruidos) o a una presión demasiado baja en el depósito de aspiración;
• temperatura del líquido demasiado elevada: al aumentar la temperatura, aumenta la presión de vapor del líquido. Si la presión de vapor está demasiado cerca de la presión de aspiración, el riesgo de cavitación aumenta considerablemente;
• velocidad de rotación excesiva de la bomba: una velocidad de rotación demasiado alta puede provocar una caída rápida de la presión, lo que lleva a la formación de burbujas de vapor;
• obstrucciones parciales en la entrada de la bomba: las restricciones u obstrucciones parciales en la tubería de aspiración o en la entrada de la bomba pueden aumentar la velocidad del líquido y disminuir su presión, creando zonas de riesgo de cavitación;
• diseño inadecuado de la bomba para las condiciones de funcionamiento: una bomba que no esté correctamente dimensionada para los requisitos específicos del sistema (caudal, altura, tipo de líquido) puede ser más susceptible a la cavitación.

Los efectos nocivos de la cavitación

Las implosiones violentas de burbujas de vapor causadas por la cavitación pueden tener consecuencias devastadoras para la bomba. He aquí algunos ejemplos:

• erosión de las superficies metálicas: las ondas de presión generadas por las implosiones erosionan gradualmente el material de los componentes internos, creando cavidades y rugosidades. Esto provoca una reducción del rendimiento de la bomba y, con el tiempo, la necesidad de costosas reparaciones o sustituciones;
• vibración y ruido excesivos: la cavitación suele ir acompañada de un ruido similar al producido por la grava que fluye dentro de la bomba y de vibraciones anormales, que pueden dañar los cojinetes y otros componentes mecánicos;
• menor eficacia de la bomba: la erosión de los componentes internos y las turbulencias provocadas por la presencia de burbujas de vapor reducen la capacidad de la bomba para transferir energía al líquido, disminuyendo su eficacia y aumentando el consumo de energía;
• fallo prematuro: si no se soluciona, la cavitación puede provocar el fallo prematuro de la bomba, lo que se traduce en interrupciones del funcionamiento y elevados costes de mantenimiento.

¿Cómo evitar la cavitación?

Prevenir la cavitación es siempre preferible a reparar los daños que pueda causar. He aquí algunas estrategias clave:

• reducir la temperatura del líquido, ya que mantener la temperatura del líquido bombeado por debajo de los límites críticos puede reducir significativamente el riesgo de cavitación;
• reducir la velocidad de rotación de la bomba, si es posible, ya que esto puede ayudar a evitar la caída de presión;
• evite obstrucciones en la entrada de la bomba asegurándose de que la entrada de la bomba esté libre de obstrucciones y de que el flujo de líquido sea uniforme;
• la elección de la bomba adecuada para la aplicación, con un NPSHr apropiado para las condiciones de aspiración del sistema, es crucial en la fase de diseño;
• instale un indicador de presión de aspiración, para que pueda proporcionar una indicación temprana de posibles problemas de aspiración. La presión medida por el indicador debe ser siempre positiva. En Hawk recomendamos de 0,5 a 3 bar.
• utilizar la doble entrada de aspiración: este tipo de configuración permite dividir el caudal de líquido entre dos entradas simétricas, reduciendo la velocidad de aspiración en cada punto y disminuyendo el riesgo de caídas de presión por debajo del valor de vapor. También mejora la distribución de la carga hidráulica en el impulsor, contribuyendo a un funcionamiento más estable y silencioso de la bomba. Esto resulta especialmente eficaz en aplicaciones con caudales elevados o condiciones de aspiración críticas.

Soluciones Hawk para evitar la cavitación

Hawk Pumps pone gran énfasis en el diseño y la fabricación de bombas de alta presión que minimicen el riesgo de cavitación. Todas ellas están diseñadas con geometrías internas optimizadas para garantizar un flujo de líquido uniforme y reducir las caídas de presión internas.

Para garantizar un funcionamiento fiable y duradero, Hawk recomienda seguir escrupulosamente las instrucciones de instalación y mantenimiento suministradas, prestando especial atención a las características de la línea de aspiración. La elección de accesorios de alta calidad, como tuberías de diámetro adecuado y accesorios de baja caída de presión, ayuda a maximizar el NPSHa disponible.

Confiar en las bombas Hawk significa elegir productos diseñados para ofrecer un alto rendimiento y una larga vida útil, minimizando los problemas de cavitación si el sistema se diseña y opera correctamente. Póngase en contacto con nosotros para más información.