{"id":16053,"date":"2024-07-05T15:56:04","date_gmt":"2024-07-05T18:56:04","guid":{"rendered":"https:\/\/omel.com.br\/sin-categorizar\/introducao-ao-fenomeno-da-cavitacao\/"},"modified":"2026-10-13T16:52:31","modified_gmt":"2026-10-13T19:52:31","slug":"fenomeno-cavitacion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/omel.com.br\/es\/escola-de-bombas-es\/fenomeno-cavitacion\/","title":{"rendered":"Introducci\u00f3n al Fen\u00f3meno de la Cavitaci\u00f3n"},"content":{"rendered":"\n

1. DEFINICI\u00d3N Y CONCEPTOS GENERALES DE LA CAVITACI\u00d3N<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

(Referencias bibliogr\u00e1ficas: [1], [2] y [5])<\/p>\n\n\n\n

1.1. Definici\u00f3n<\/h4>\n\n\n\n

El fen\u00f3meno de la cavitaci\u00f3n ocurre cuando se forman burbujas o cavidades de vapor en un flujo de l\u00edquido, como consecuencia de reducciones locales de presi\u00f3n (por ejemplo, en determinadas regiones de los \u00e1labes de bombas o turbinas hidr\u00e1ulicas).<\/p>\n\n\n\n

La presi\u00f3n en el punto donde se inicia la cavitaci\u00f3n puede ser igual o inferior a la presi\u00f3n de vapor del l\u00edquido, dependiendo de la cantidad y distribuci\u00f3n de part\u00edculas presentes en el l\u00edquido, a las cuales pueden adherirse peque\u00f1as burbujas de gas o aire no disuelto.<\/p>\n\n\n\n

Estas part\u00edculas act\u00faan como centros de nucleaci\u00f3n que dan inicio a la vaporizaci\u00f3n. El crecimiento y el colapso o implosi\u00f3n de estas burbujas de vapor, cerca de superficies s\u00f3lidas, pueden provocar graves da\u00f1os por erosi\u00f3n en las superficies del material.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n
\"cavitaci\u00f3n\"<\/figure>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n

1.1. Presi\u00f3n de vapor<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

La presi\u00f3n de vapor de un l\u00edquido es la presi\u00f3n absoluta a la cual el l\u00edquido se vaporiza o se convierte en gas, a una temperatura espec\u00edfica, como se muestra en el Gr\u00e1fico 1.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n
\"\"
Gr\u00e1fico 1 \u2013 Temperatura de vapor vs. presi\u00f3n<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Normalmente, su unidad se expresa en bar(a) o kPa. La presi\u00f3n de vapor de un l\u00edquido aumenta con su temperatura. Por lo tanto, esta presi\u00f3n debe indicarse junto con la temperatura del l\u00edquido.<\/p>\n\n\n\n

A modo de ejemplo, examinemos la siguiente condici\u00f3n:<\/p>\n\n\n\n

Al nivel del mar, el agua entra en ebullici\u00f3n a 100 \u00b0C, a una presi\u00f3n atmosf\u00e9rica de 1,013 bar. Si deseamos aumentar esta temperatura, debemos disponer de una caldera o un recipiente a presi\u00f3n, dise\u00f1ados para soportar presiones superiores a 1,013 bar.<\/p>\n\n\n\n

De hecho, en los Andes, a 4.600 m sobre el nivel del mar, la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica local es de 0,573 bar en lugar de 1,013 bar. Se sabe que en esta regi\u00f3n el agua entra en ebullici\u00f3n a 84,4 \u00b0C. Por lo tanto, a 84,4 \u00b0C podemos afirmar que la presi\u00f3n de vapor del agua es de aproximadamente 0,573 bar.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

1.3. Los efectos de la cavitaci\u00f3n<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

En un flujo a trav\u00e9s de tuber\u00edas met\u00e1licas o bombas centr\u00edfugas, las burbujas de vapor pueden formarse en regiones de baja presi\u00f3n y colapsar poco despu\u00e9s en regiones de mayor presi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Cuando las burbujas colapsan, el l\u00edquido circundante impacta contra las partes met\u00e1licas a la velocidad del sonido en el medio fluido. Esto produce un ruido caracter\u00edstico, similar al de canicas o piedras golpeando las superficies met\u00e1licas.<\/p>\n\n\n\n

El sonido se propaga a una velocidad de 1.463 m\/s en el agua. La energ\u00eda cin\u00e9tica por unidad de peso (velocity head) de una burbuja que implosiona debido a la cavitaci\u00f3n puede calcularse de la siguiente manera:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n

Convirtiendo esta energ\u00eda en energ\u00eda de presi\u00f3n, obtenemos:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n


Por lo tanto, bas\u00e1ndose en la ecuaci\u00f3n de la carga de velocidad, una burbuja de cavitaci\u00f3n, despu\u00e9s de su implosi\u00f3n, ejerce una presi\u00f3n repentina de 10.702 bar sobre las partes met\u00e1licas de las bombas o tuber\u00edas.<\/p>\n\n\n\n

Los experimentos realizados en laboratorios de hidr\u00e1ulica, utilizando c\u00e1lculos y t\u00e9cnicas m\u00e1s precisas, han registrado presiones de 1 gigapascal (GPa), equivalentes a 10.000 bar. Esto explica la apariencia de los da\u00f1os provocados por la cavitaci\u00f3n en las tuber\u00edas y los componentes internos de las bombas.

Estos da\u00f1os se asemejan a marcas profundas producidas por golpes de martillos de bola sobre el cuerpo del impulsor o la carcasa, con posible desprendimiento de material en los bordes met\u00e1licos de estos componentes, como se muestra en la Figura 2.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n
\"\"
Figura 2 \u2013 Efectos de la cavitaci\u00f3n en el impulsor de una bomba centr\u00edfuga<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n

2. LA CAVITACI\u00d3N EN BOMBAS CENTR\u00cdFUGAS<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

(Referencia bibliogr\u00e1fica: [3])<\/p>\n\n\n\n

A continuaci\u00f3n, se describe la cavitaci\u00f3n en bombas centr\u00edfugas, sus consecuencias y las medidas para evitarla.<\/p>\n\n\n\n

2.1. Descripci\u00f3n del fen\u00f3meno en la bomba centr\u00edfuga<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Como regla general, en el interior de la bomba, la presi\u00f3n disminuye en el ojo del impulsor debido al aumento de la velocidad del fluido. Por esta raz\u00f3n, el fluido puede entrar en ebullici\u00f3n parcial a la temperatura de bombeo. Por ejemplo, en esta regi\u00f3n la presi\u00f3n puede disminuir hasta apenas 0,07 bar(a), por lo que el agua podr\u00eda vaporizarse a tan solo 38 \u00b0C.<\/p>\n\n\n\n

Cuando se produce cavitaci\u00f3n en una bomba, su eficiencia disminuye. Tambi\u00e9n pueden presentarse perturbaciones repentinas en el flujo y una ca\u00edda de presi\u00f3n en la boquilla de descarga.<\/p>\n\n\n\n

En este punto, conviene mencionar dos par\u00e1metros de suma importancia para prevenir la cavitaci\u00f3n en bombas centr\u00edfugas: el NPSHa (Net Positive Suction Head Available, altura neta positiva de succi\u00f3n disponible), calculado por el usuario, y el NPSHr (Net Positive Suction Head Required, altura neta positiva de succi\u00f3n requerida), determinado por el fabricante de la bomba. Ambos se abordar\u00e1n con mayor profundidad a lo largo del texto.

Como ya se mencion\u00f3 brevemente en los cap\u00edtulos anteriores, los efectos perceptibles de la cavitaci\u00f3n son los ruidos y las vibraciones provenientes del cuerpo de la bomba. Si la bomba opera en condiciones de cavitaci\u00f3n durante un per\u00edodo prolongado, pueden producirse los siguientes da\u00f1os en el equipo:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • Marcas de erosi\u00f3n (pitting) en los \u00e1labes del impulsor y en la superficie interna de la voluta de la bomba. V\u00e9ase la Figura 2.<\/li>\n\n\n\n
  • Fallas mec\u00e1nicas prematuras en los cojinetes.<\/li>\n\n\n\n
  • Fallas mec\u00e1nicas prematuras en el sello mec\u00e1nico.<\/li>\n\n\n\n
  • Rotura del eje y fallas por fatiga en otros componentes met\u00e1licos de la bomba.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
    <\/div>\n\n\n\n

    2.3. Causas de la cavitaci\u00f3n en bombas centr\u00edfugas<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

    Los problemas de cavitaci\u00f3n en bombas centr\u00edfugas generalmente tienen su origen en:<\/p>\n\n\n\n

      \n
    • Una reducci\u00f3n de la presi\u00f3n en la boquilla de succi\u00f3n.<\/li>\n\n\n\n
    • Un aumento de la temperatura del fluido bombeado.<\/li>\n\n\n\n
    • Un aumento de la velocidad de entrada del flujo en la boquilla de succi\u00f3n.<\/li>\n\n\n\n
    • Separaci\u00f3n de las capas del flujo o reducci\u00f3n del caudal debido a cambios en la viscosidad del fluido bombeado.<\/li>\n\n\n\n
    • Condiciones inadecuadas en la tuber\u00eda de succi\u00f3n, causadas por obstrucciones o componentes que generan elevadas p\u00e9rdidas de carga, como el uso de codos en lugar de curvas de radio largo.<\/li>\n\n\n\n
    • Una bomba inadecuada para el sistema o las condiciones de servicio.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
      <\/div>\n\n\n\n

      2.4. Soluciones sugeridas para los problemas de cavitaci\u00f3n<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

      La mayor\u00eda de los problemas de cavitaci\u00f3n pueden resolverse o minimizarse mediante las siguientes medidas, siempre que sea posible:<\/p>\n\n\n\n

        \n
      • Aumentar la presi\u00f3n en la succi\u00f3n de la bomba.<\/li>\n\n\n\n
      • Reducir las p\u00e9rdidas de carga en la tuber\u00eda de succi\u00f3n, especialmente las que se producen cerca de la boquilla de entrada de la bomba (p\u00e9rdidas por fricci\u00f3n).<\/li>\n\n\n\n
      • Utilizar una bomba de mayor tama\u00f1o.<\/li>\n\n\n\n
      • Reducir la presi\u00f3n de vapor del l\u00edquido, disminuyendo, por ejemplo, su temperatura.<\/li>\n\n\n\n
      • Purgar hacia la atm\u00f3sfera el aire o las burbujas de vapor transportadas por el fluido de succi\u00f3n.<\/li>\n\n\n\n
      • Seleccionar materiales de mayor dureza para los componentes cr\u00edticos de la bomba. Esto no elimina la cavitaci\u00f3n, pero reduce la erosi\u00f3n.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
        <\/div>\n\n\n\n

        2.5. Ejemplo pr\u00e1ctico relacionado con la cavitaci\u00f3n<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

        Para ilustrar de manera pr\u00e1ctica el fen\u00f3meno de la cavitaci\u00f3n, se presenta a continuaci\u00f3n un problema real:<\/p>\n\n\n\n

        Una instalaci\u00f3n industrial necesita bombear 3 m\u00b3\/h de agua desde un pozo cuyo nivel fre\u00e1tico se encuentra a 12 m de profundidad. \u00bfEs posible realizar esta operaci\u00f3n con una bomba centr\u00edfuga convencional?<\/p>\n\n\n\n

        Respuesta: No existe una bomba centr\u00edfuga convencional capaz de realizar esta operaci\u00f3n, ya que el agua se vaporizar\u00eda antes de ingresar por la brida de succi\u00f3n de la bomba. Las burbujas de vapor que lograran entrar en la bomba provocar\u00edan una cavitaci\u00f3n intensa.<\/p>\n\n\n\n

        Justificaci\u00f3n: La presi\u00f3n de succi\u00f3n disponible para la bomba es igual a la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica sobre el nivel fre\u00e1tico del pozo abierto.<\/p>\n\n\n\n

        Por lo tanto:<\/p>\n\n\n\n

        \"\"<\/figure>\n\n\n\n

        Pero, por otro lado:<\/p>\n\n\n\n

        \"\"<\/figure>\n\n\n\n

        Es decir, la altura m\u00e1xima de succi\u00f3n negativa que una bomba centr\u00edfuga puede alcanzar es de 10,33 m, calculada te\u00f3ricamente, ya que el valor real es considerablemente inferior y depende de numerosos factores relacionados con el tipo de bomba.<\/p>\n\n\n\n

        <\/div>\n\n\n\n

        2.6. Tipos de cavitaci\u00f3n en bombas centr\u00edfugas<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

        Existen cinco tipos reconocidos de cavitaci\u00f3n en bombas centr\u00edfugas:<\/p>\n\n\n\n

          \n
        • Cavitaci\u00f3n por vaporizaci\u00f3n, tambi\u00e9n conocida como cavitaci\u00f3n por NPSHa insuficiente.<\/li>\n\n\n\n
        • Cavitaci\u00f3n por recirculaci\u00f3n interna.<\/li>\n\n\n\n
        • Cavitaci\u00f3n por holgura reducida entre el paso de los \u00e1labes y la leng\u00fceta de la voluta.<\/li>\n\n\n\n
        • Cavitaci\u00f3n por aspiraci\u00f3n de aire.<\/li>\n\n\n\n
        • Cavitaci\u00f3n por flujo turbulento en la boquilla de succi\u00f3n de la bomba.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
          <\/div>\n\n\n\n

          En este texto, analizaremos \u00fanicamente los dos primeros tipos, por ser los m\u00e1s frecuentes. El an\u00e1lisis de los dem\u00e1s puede encontrarse en la literatura t\u00e9cnica existente.<\/p>\n\n\n\n

          <\/div>\n\n\n\n

          2.6.1. Cavitaci\u00f3n por vaporizaci\u00f3n<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

          La cavitaci\u00f3n por vaporizaci\u00f3n est\u00e1 presente en el 70 % de los casos de cavitaci\u00f3n en bombas centr\u00edfugas. Tambi\u00e9n se conoce como cavitaci\u00f3n cl\u00e1sica.<\/p>\n\n\n\n

          Para facilitar su comprensi\u00f3n, conviene recordar que el agua hierve cuando la temperatura es suficientemente alta y tambi\u00e9n cuando la presi\u00f3n es suficientemente baja.<\/p>\n\n\n\n

          De acuerdo con la ecuaci\u00f3n de Bernoulli, cuando la velocidad aumenta, la presi\u00f3n disminuye. En una bomba centr\u00edfuga en funcionamiento, el l\u00edquido se acelera hacia el ojo del impulsor hasta alcanzar una determinada velocidad de entrada.<\/p>\n\n\n\n

          Bajo ciertas condiciones, el l\u00edquido puede hervir o vaporizarse en el ojo del impulsor. Cuando esto ocurre, se puede afirmar que la bomba entra en cavitaci\u00f3n por vaporizaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

          Este tipo de cavitaci\u00f3n evidencia una insuficiencia de NPSHa en el sistema, presentando un valor de NPSHa inferior al requerido por la bomba (NPSHr). La recomendaci\u00f3n general para prevenir este tipo de cavitaci\u00f3n se basa en la siguiente f\u00f3rmula:<\/p>\n\n\n\n

          <\/div>\n\n\n\n
          \"\"<\/figure>\n\n\n\n

          Como ya se mencion\u00f3, esta es una recomendaci\u00f3n general, ya que en determinados casos el margen de seguridad de 1 metro de columna de l\u00edquido (mcl) puede ser insuficiente y deber\u00e1 aumentarse.<\/p>\n\n\n\n

          En este punto, conviene presentar la f\u00f3rmula del NPSHa, que debe aplicarse al sistema. El NPSHa siempre debe calcularse en metros de columna del l\u00edquido bombeado (mcl).<\/p>\n\n\n\n

          \"\"<\/figure>\n\n\n\n

          Donde:<\/p>\n\n\n\n

            \n
          • Ha = Presi\u00f3n atmosf\u00e9rica local, expresada en metros de columna de l\u00edquido (mcl). Al nivel del mar, equivale a 10,33 metros de columna de agua (mca), por lo que debe convertirse a mcl.<\/li>\n\n\n\n
          • Hs = Altura est\u00e1tica de succi\u00f3n, correspondiente a la altura del l\u00edquido por encima de la bomba, tomando como referencia la l\u00ednea central de la bomba, expresada en mcl.<\/li>\n\n\n\n
          • Hvp = Presi\u00f3n de vapor del l\u00edquido a la temperatura de bombeo. Puede obtenerse de las tablas de presi\u00f3n de vapor del l\u00edquido en condiciones de saturaci\u00f3n, como una aproximaci\u00f3n v\u00e1lida. Debe convertirse a mcl.<\/li>\n\n\n\n
          • Hf = P\u00e9rdida de carga en la tuber\u00eda de succi\u00f3n hasta la brida de entrada de la bomba, expresada en mcl.<\/li>\n\n\n\n
          • Hi = P\u00e9rdida de carga por fricci\u00f3n desde la brida de entrada de la bomba hasta el ojo del impulsor, expresada en mcl. Puede estimarse en 0,6 mcl, aunque depende del dise\u00f1o de la bomba.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

            En este caso, cuando la bomba se desmonta en el taller, generalmente se observa que los da\u00f1os causados por la cavitaci\u00f3n por vaporizaci\u00f3n se encuentran en la parte posterior de los \u00e1labes, en direcci\u00f3n al ojo del impulsor, como se muestra esquem\u00e1ticamente en la Figura 3.<\/p>\n\n\n\n

            <\/div>\n\n\n\n
            \"\"
            Figura 3 \u2013 Cavitaci\u00f3n por vaporizaci\u00f3n en el impulsor (giro antihorario)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
            <\/div>\n\n\n\n

            Para resolver y prevenir estos problemas, se pueden implementar las siguientes medidas, siempre que sea posible:<\/p>\n\n\n\n

              \n
            • Disminuir la temperatura del fluido, lo que reduce Hvp.<\/li>\n\n\n\n
            • Aumentar la altura del nivel del l\u00edquido por encima de la bomba, lo que incrementa Hs.<\/li>\n\n\n\n
            • Reducir la velocidad de rotaci\u00f3n de la bomba, lo que indirectamente reduce Hf.<\/li>\n\n\n\n
            • Aumentar el di\u00e1metro del ojo del impulsor, lo que reduce Hf y Hi.<\/li>\n\n\n\n
            • Utilizar un inductor instalado en la entrada del impulsor, lo que reduce Hi y aumenta la presi\u00f3n disponible en la entrada.<\/li>\n\n\n\n
            • Instalar dos bombas m\u00e1s peque\u00f1as en paralelo, lo que reducir\u00e1 Hf y Hi.<\/li>\n\n\n\n
            • Instalar una bomba de refuerzo (booster) que alimente la bomba principal, lo que aumentar\u00e1 la presi\u00f3n disponible en la succi\u00f3n.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
              <\/div>\n\n\n\n

              2.6.2. Cavitaci\u00f3n por recirculaci\u00f3n interna<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

              Esta es una condici\u00f3n extrema que se presenta cuando la bomba opera muy por debajo del caudal m\u00ednimo recomendado por el fabricante. Ocurre cuando el caudal de descarga se reduce considerablemente y el fluido pr\u00e1cticamente no puede salir de la bomba. Como consecuencia, el l\u00edquido se ve obligado a recircular a trav\u00e9s del impulsor, desplaz\u00e1ndose desde las regiones de alta presi\u00f3n hacia las de baja presi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

              El fen\u00f3meno de cavitaci\u00f3n se produce entonces por dos razones fundamentales: en primer lugar, el l\u00edquido circula dentro de la voluta a una velocidad asociada a la rotaci\u00f3n del impulsor y se sobrecalienta r\u00e1pidamente; en segundo lugar, el l\u00edquido es forzado a pasar a alta velocidad a trav\u00e9s de holguras estrechas, como ocurre en las bombas de impulsor abierto, entre los extremos de los \u00e1labes del impulsor y la pared interna de la voluta.<\/p>\n\n\n\n

              Las altas temperaturas y velocidades favorecen la cavitaci\u00f3n del fluido bombeado.<\/p>\n\n\n\n

              Si la bomba opera con caudales pr\u00f3ximos al m\u00ednimo recomendado por el fabricante, la cavitaci\u00f3n propiamente dicha puede ser apenas incipiente. En estas condiciones, los ruidos y las vibraciones provienen \u00fanicamente de una recirculaci\u00f3n menos intensa, sin que necesariamente se produzca cavitaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

              Aunque esta condici\u00f3n puede ser altamente perjudicial para los componentes de la bomba, como los cojinetes y los sellos mec\u00e1nicos, los efectos superficiales de este tipo de recirculaci\u00f3n son completamente diferentes de los provocados por la cavitaci\u00f3n por vaporizaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

              Las bombas de impulsor abierto que realmente presentan cavitaci\u00f3n debido a la recirculaci\u00f3n suelen mostrar da\u00f1os en los bordes de ataque de los \u00e1labes, en direcci\u00f3n al ojo del impulsor, as\u00ed como en sus extremos, seg\u00fan se indica esquem\u00e1ticamente en la Figura 4.<\/p>\n\n\n\n

              \"\"
              Figura 4 \u2013 Cavitaci\u00f3n por recirculaci\u00f3n interna en el impulsor (giro antihorario)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

              Para mitigar el problema de la recirculaci\u00f3n en bombas de impulsor abierto que operan cerca del caudal m\u00ednimo, se puede actuar directamente sobre la tuber\u00eda de descarga para reducir las p\u00e9rdidas de carga aguas abajo de la bomba. Tambi\u00e9n es posible instalar una v\u00e1lvula autom\u00e1tica de recirculaci\u00f3n hacia el recipiente de succi\u00f3n o utilizar una l\u00ednea de derivaci\u00f3n (bypass) hacia dicho recipiente, equipada con una placa de orificio.<\/p>\n\n\n\n

              <\/div>\n\n\n\n

              2.6.3. La cuesti\u00f3n del NPSHr de la bomba<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

              Generalmente, el NPSHr de una bomba no se calcula, aunque existen f\u00f3rmulas en la literatura t\u00e9cnica que permiten obtener resultados aproximados.<\/p>\n\n\n\n

              Lo correcto es obtener el valor del NPSHr directamente de las curvas caracter\u00edsticas proporcionadas por el fabricante de la bomba. El NPSHr depende del caudal: cuanto mayor sea este, mayor ser\u00e1 el valor del NPSHr.<\/p>\n\n\n\n

              Es importante recordar que el NPSHa es una caracter\u00edstica del sistema, mientras que el NPSHr es una caracter\u00edstica de la bomba.<\/p>\n\n\n\n

              Sin embargo, es posible reducir el valor del NPSHr de la bomba mediante las siguientes medidas, siempre que sean t\u00e9cnicamente viables:<\/p>\n\n\n\n

                \n
              • Utilizar una bomba con una boquilla de succi\u00f3n de mayor di\u00e1metro. Por ejemplo, sustituir una bomba 3\u00d74\u00d710 por otra 4\u00d76\u00d710. Al aumentar el di\u00e1metro de la brida de succi\u00f3n de 4 a 6 pulgadas, las p\u00e9rdidas de carga por fricci\u00f3n (Hi) disminuir\u00e1n. Como la altura manom\u00e9trica es aproximadamente proporcional al cuadrado del di\u00e1metro del impulsor (D\u00b2), se podr\u00e1 mantener la misma altura manom\u00e9trica requerida por el sistema.<\/li>\n\n\n\n
              • Mecanizar y mejorar el acabado superficial de la boquilla de entrada de la bomba, ya que generalmente es una de las zonas m\u00e1s rugosas de la fundici\u00f3n de la carcasa. Centrar la pieza en un torno y realizar una alineaci\u00f3n precisa permitir\u00e1 reducir Hi.<\/li>\n\n\n\n
              • Utilizar una bomba de mayor tama\u00f1o que opere a una velocidad de rotaci\u00f3n menor. Esto tambi\u00e9n reducir\u00e1 Hi.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
                <\/div>\n\n\n\n

                3. CAVITACI\u00d3N EN BOMBAS DE VAC\u00cdO DE ANILLO L\u00cdQUIDO<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

                (Referencias bibliogr\u00e1ficas: [2], [4] y [6])<\/p>\n\n\n\n

                A continuaci\u00f3n, se abordar\u00e1n de manera general los problemas m\u00e1s frecuentes relacionados con la cavitaci\u00f3n en bombas de vac\u00edo de anillo l\u00edquido, sus causas, consecuencias y posibles soluciones.<\/p>\n\n\n\n

                3.1. Definici\u00f3n<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

                La cavitaci\u00f3n en las bombas de vac\u00edo de anillo l\u00edquido se produce cuando las burbujas de vapor formadas en condiciones de vac\u00edo quedan sometidas a un aumento de presi\u00f3n en la lumbrera de descarga de la bomba, provocando su implosi\u00f3n o colapso.<\/p>\n\n\n\n

                Si una bomba de vac\u00edo de anillo l\u00edquido presenta ruidos anormales, similares al sonido de canicas o peque\u00f1as piedras en su interior, es muy probable que est\u00e9 experimentando cavitaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

                3.2. Conceptos generales \u2013 Condensaci\u00f3n y cavitaci\u00f3n<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

                Como es sabido, la cavitaci\u00f3n en el lado de succi\u00f3n ocurre cuando la bomba de vac\u00edo opera a una presi\u00f3n de succi\u00f3n cercana a la presi\u00f3n de vapor de su l\u00edquido de sellado.<\/p>\n\n\n\n

                De acuerdo con lo expuesto anteriormente, es recomendable que la presi\u00f3n absoluta de succi\u00f3n de la bomba de vac\u00edo de anillo l\u00edquido sea superior al doble de la presi\u00f3n de saturaci\u00f3n del l\u00edquido de sellado a una temperatura determinada, garantizando as\u00ed una operaci\u00f3n segura.<\/p>\n\n\n\n

                Para condiciones de operaci\u00f3n m\u00e1s cr\u00edticas, puede establecerse un l\u00edmite m\u00ednimo de presi\u00f3n de succi\u00f3n que deber\u00e1 mantenerse al menos 16 mbar por encima de la presi\u00f3n de vapor del l\u00edquido de sellado, correspondiente a su temperatura de operaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

                Si la temperatura del l\u00edquido de sellado aumenta, su presi\u00f3n de vapor tambi\u00e9n se incrementa y, en consecuencia, aumenta el riesgo de cavitaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

                La Figura 5 muestra los efectos de la cavitaci\u00f3n en una bomba de vac\u00edo de anillo l\u00edquido, mientras que la Figura 6 ilustra estos efectos en la placa de las lumbreras de succi\u00f3n y descarga del mismo tipo de bomba.<\/p>\n\n\n\n

                \"\"
                Figura 5 \u2013 Da\u00f1os causados por la cavitaci\u00f3n en el impulsor de una bomba de vac\u00edo<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
                \"\"
                Figura 6 \u2013 Da\u00f1os causados por la cavitaci\u00f3n en la placa de lumbreras de una bomba de vac\u00edo<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

                3.3. Aspectos relevantes de la cavitaci\u00f3n en bombas de anillo l\u00edquido<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

                La cavitaci\u00f3n en bombas de vac\u00edo de anillo l\u00edquido es un fen\u00f3meno que ocurre en el l\u00edquido de sellado de la bomba y constituye una anomal\u00eda importante que debe considerarse al evaluar el rendimiento de estos equipos.<\/p>\n\n\n\n

                El fen\u00f3meno comienza con la formaci\u00f3n de burbujas de vapor en el agua de sellado, bajo condiciones espec\u00edficas de presi\u00f3n y temperatura. Por ejemplo, a una presi\u00f3n absoluta de 52 Torr (52 mmHg), el agua entra en ebullici\u00f3n a 39 \u00b0C. Si aumentamos esta presi\u00f3n, el agua permanecer\u00e1 en estado l\u00edquido, saliendo de la zona de cavitaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

                Como se mencion\u00f3 anteriormente, las tablas de presi\u00f3n de vapor indican la relaci\u00f3n cr\u00edtica entre presi\u00f3n y temperatura del l\u00edquido de sellado, en este caso el agua, para que se produzca este fen\u00f3meno.<\/p>\n\n\n\n

                Al examinar una bomba que ha sufrido cavitaci\u00f3n severa, se observan da\u00f1os caracter\u00edsticos de este fen\u00f3meno en sus componentes internos. Estos da\u00f1os se asemejan a marcas producidas por golpes de martillo o incluso a cr\u00e1teres distribuidos uniformemente sobre los impulsores, como se muestra en las Figuras 7, 7.1, 8 y 8.1.<\/p>\n\n\n\n

                Si la bomba es de dos etapas, estas marcas pueden aparecer en ambas, dependiendo de las condiciones espec\u00edficas de operaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

                Otra zona donde frecuentemente se presentan da\u00f1os por cavitaci\u00f3n es en las lumbreras de succi\u00f3n y descarga, como se muestra en la Figura 6.<\/p>\n\n\n\n

                \n
                \n
                \"\"
                Figura 7 \u2013 Danos por cavita\u00e7\u00e3o no impelidor de primeiro est\u00e1gio<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
                \n
                \"\"
                FFigura 7 \u2013 Da\u00f1os por cavitaci\u00f3n en el impulsor de la primera etapa<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
                \n
                \n
                \"\"
                Figura 8 \u2013 Da\u00f1os por cavitaci\u00f3n en el impulsor de la primera etapa<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
                \n
                \"\"
                Figura 8.1 \u2013 Vista ampliada de la zona de cavitaci\u00f3n<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
                <\/div>\n\n\n\n

                Generalmente, para controlar o prevenir la cavitaci\u00f3n, el l\u00edquido de sellado debe ser capaz de soportar el nivel de vac\u00edo esperado en el medio que se va a evacuar, sin vaporizarse ni entrar en ebullici\u00f3n. Se abordar\u00e1n m\u00e1s detalles en el apartado 3.4.<\/p>\n\n\n\n

                El punto de vaporizaci\u00f3n del l\u00edquido de sellado determina el valor m\u00ednimo de presi\u00f3n absoluta de succi\u00f3n al que la bomba puede operar sin cavitaci\u00f3n. A presiones inferiores, la bomba experimentar\u00e1 cavitaci\u00f3n. Sin embargo, lo que realmente provoca los da\u00f1os por cavitaci\u00f3n es la implosi\u00f3n de las burbujas formadas, no su creaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

                Cuando se produce el colapso de las burbujas, microchorros de agua impactan contra las partes met\u00e1licas de la bomba. Para que las burbujas de vapor colapsen, debe producirse un aumento de presi\u00f3n o una disminuci\u00f3n de temperatura en una determinada zona de la bomba.<\/p>\n\n\n\n

                Durante la compresi\u00f3n del gas, se produce un aumento de presi\u00f3n a medida que este atraviesa la bomba hasta llegar a la lumbrera de descarga. Por lo tanto, para mantener la bomba libre de cavitaci\u00f3n, la temperatura del agua de sellado debe permanecer por debajo de la temperatura de saturaci\u00f3n correspondiente a la presi\u00f3n de vac\u00edo de operaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

                El l\u00edquido de sellado debe mantenerse suficientemente fr\u00edo para evitar la vaporizaci\u00f3n bajo cualquier condici\u00f3n de funcionamiento de la bomba. Una vez que se produce la vaporizaci\u00f3n dentro de la bomba, formando burbujas debido a una presi\u00f3n absoluta inferior a la especificada en el dise\u00f1o, el colapso de estas resulta inevitable, ya que el gas se comprime hasta alcanzar una presi\u00f3n m\u00e1s elevada en la lumbrera de descarga.<\/p>\n\n\n\n

                La capacidad de la bomba (volumen de succi\u00f3n) tambi\u00e9n se ve afectada por la temperatura del agua de sellado. Esta capacidad depende de la presi\u00f3n de succi\u00f3n (vac\u00edo), que a su vez est\u00e1 relacionada con la temperatura del agua de sellado. Cuando la temperatura aumenta, solo pueden alcanzarse presiones absolutas de succi\u00f3n m\u00e1s elevadas y menores capacidades de bombeo.<\/p>\n\n\n\n

                A continuaci\u00f3n, se presenta un ejemplo: si la temperatura del agua de descarga, antes del recipiente separador, permanece por debajo de 22 \u00b0C, puede alcanzarse una presi\u00f3n absoluta de succi\u00f3n de 18 Torr, valor cercano a la presi\u00f3n de vapor del agua a esa temperatura.<\/p>\n\n\n\n

                Sin embargo, si la temperatura del agua de descarga aumenta a 27 \u00b0C y la presi\u00f3n de succi\u00f3n deseada es de 25 Torr, la presi\u00f3n parcial del vapor de agua a 27 \u00b0C es de 26,3 Torr. Por lo tanto, la bomba estar\u00eda experimentando cavitaci\u00f3n al operar a 25 Torr.<\/p>\n\n\n\n

                <\/div>\n\n\n\n

                3.4. Medidas para prevenir la cavitaci\u00f3n<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

                La cavitaci\u00f3n en las bombas de vac\u00edo puede atribuirse frecuentemente a cambios en las condiciones originales de servicio para las cuales se seleccion\u00f3 la bomba. La temperatura que debe mantenerse en el agua de sellado tambi\u00e9n constituye un criterio importante de selecci\u00f3n, ya que en ocasiones depende de las condiciones ambientales, como ocurre con las torres de enfriamiento de agua.<\/p>\n\n\n\n

                Por lo tanto, si una bomba funciona normalmente y comienza repentinamente a experimentar cavitaci\u00f3n, esto puede indicar un aumento brusco de la temperatura del agua de sellado.<\/p>\n\n\n\n

                La ubicaci\u00f3n de los da\u00f1os causados por cavitaci\u00f3n en el interior de la bomba puede variar, como se observa cuando estos equipos se desmontan en el taller para inspeccionar sus componentes internos.<\/p>\n\n\n\n

                Es importante destacar que estos da\u00f1os pueden encontrarse en cualquier parte de la bomba. En bombas de dos etapas, la cavitaci\u00f3n puede afectar incluso a componentes que no pertenecen a la primera etapa, donde se presentan las presiones m\u00e1s bajas.<\/p>\n\n\n\n

                Para prevenir la cavitaci\u00f3n en bombas de anillo l\u00edquido, deben identificarse las causas del aumento de temperatura del agua de sellado.<\/p>\n\n\n\n

                Aunque se considera que el funcionamiento de una bomba de anillo l\u00edquido es aproximadamente isot\u00e9rmico, en la pr\u00e1ctica esto no es completamente cierto. La temperatura del agua de sellado puede aumentar por numerosas razones.<\/p>\n\n\n\n

                Por ejemplo, se produce un incremento de temperatura debido a la transferencia de calor resultante del trabajo de compresi\u00f3n del gas realizado por el anillo l\u00edquido. Los vapores presentes en el gas de succi\u00f3n se condensan y liberan calor durante el cambio de fase.<\/p>\n\n\n\n

                Asimismo, los gases no condensables presentes en la mezcla de succi\u00f3n alcanzan el equilibrio t\u00e9rmico con el anillo l\u00edquido, transfiriendo calor al agua. Todas estas fuentes de energ\u00eda contribuyen al aumento de la temperatura del agua de sellado.<\/p>\n\n\n\n

                Por lo tanto, la cantidad de agua fr\u00eda de reposici\u00f3n (make-up) suministrada a trav\u00e9s del tanque separador es importante para mantener la temperatura del agua de salida por debajo de la temperatura de saturaci\u00f3n correspondiente a una determinada presi\u00f3n de succi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

                La cavitaci\u00f3n puede evitarse mediante la adopci\u00f3n de determinadas medidas en el dise\u00f1o de las bombas. El uso de materiales resistentes a la abrasi\u00f3n puede reducir los efectos de la cavitaci\u00f3n en ciertos componentes de la bomba; sin embargo, estos materiales no evitan el fen\u00f3meno en s\u00ed.<\/p>\n\n\n\n

                Para prevenir la cavitaci\u00f3n, el caudal de gases no condensables debe ajustarse a la curva caracter\u00edstica de la bomba, respetando siempre su presi\u00f3n absoluta m\u00ednima de succi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

                Como alternativa, para evitar presiones inferiores al l\u00edmite m\u00ednimo, la bomba tambi\u00e9n puede conectarse a una tuber\u00eda de gas inerte que vaya desde la parte superior del recipiente separador de l\u00edquido, normalmente instalado en la descarga, hasta la succi\u00f3n de la bomba, mediante una v\u00e1lvula de control.<\/p>\n\n\n\n

                Tambi\u00e9n pueden utilizarse otros dispositivos, como v\u00e1lvulas manuales o autom\u00e1ticas, entre ellas las v\u00e1lvulas regulables de alivio de vac\u00edo, que permiten la entrada de aire atmosf\u00e9rico directamente al lado de succi\u00f3n de la bomba.<\/p>\n\n\n\n

                A continuaci\u00f3n, se presenta una lista resumida de verificaciones destinadas a prevenir posibles problemas de cavitaci\u00f3n en bombas de vac\u00edo de anillo l\u00edquido:<\/p>\n\n\n\n

                  \n
                • Verificar que la temperatura del anillo l\u00edquido en circulaci\u00f3n sea suficientemente baja para mantener el nivel de vac\u00edo deseado.<\/li>\n\n\n\n
                • Comprobar si la temperatura del agua en la descarga hacia el tanque separador es demasiado elevada, ya que esto puede indicar cavitaci\u00f3n interna.<\/li>\n\n\n\n
                • Verificar el agua de reposici\u00f3n que ingresa al tanque separador, incluyendo su caudal y temperatura. Calcular si el suministro ser\u00e1 suficiente para compensar las p\u00e9rdidas por evaporaci\u00f3n del l\u00edquido de sellado.<\/li>\n\n\n\n
                • Comprobar si el intercambiador de calor del agua recirculada presenta obstrucciones por incrustaciones o ensuciamiento (fouling). V\u00e9anse las consideraciones del apartado 3.5.<\/li>\n\n\n\n
                • Verificar la presi\u00f3n, temperatura y caudal del agua de enfriamiento en el intercambiador de calor. De acuerdo con el balance t\u00e9rmico, estos par\u00e1metros deben garantizar el enfriamiento adecuado del agua recirculada que ingresa a la bomba.<\/li>\n\n\n\n
                • Verificar la presi\u00f3n de ajuste (set point) de la v\u00e1lvula de alivio de vac\u00edo. Esta v\u00e1lvula debe permitir una entrada suficiente de aire atmosf\u00e9rico cuando la presi\u00f3n absoluta de succi\u00f3n descienda por debajo del l\u00edmite de dise\u00f1o.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
                  <\/div>\n\n\n\n

                  3.5. El intercambiador de calor del agua de sellado<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

                  Uno de los principales equipos que requieren atenci\u00f3n cuando una bomba de anillo l\u00edquido no funciona satisfactoriamente es el intercambiador de calor del agua de sellado.<\/p>\n\n\n\n

                  Este intercambiador, generalmente de placas, se instala en el circuito de recirculaci\u00f3n cuando se reutiliza el l\u00edquido de sellado procedente del tanque separador.<\/p>\n\n\n\n

                  El l\u00edquido de sellado debe enfriarse hasta alcanzar una temperatura m\u00e1s baja antes de ingresar nuevamente a la bomba. La temperatura y el caudal de entrada deben ser adecuados para garantizar el nivel de vac\u00edo y la capacidad volum\u00e9trica de la bomba.<\/p>\n\n\n\n

                  Se observa que, durante el mantenimiento de un sistema de vac\u00edo, este equipo suele recibir poca atenci\u00f3n y, en muchos casos, se subestima su importancia.<\/p>\n\n\n\n

                  Sabemos que el nivel de vac\u00edo deseado (presi\u00f3n de succi\u00f3n) solo puede mantenerse cuando existe compatibilidad con la presi\u00f3n de vapor del l\u00edquido de sellado. De lo contrario, la bomba puede experimentar cavitaci\u00f3n debido a la vaporizaci\u00f3n de dicho l\u00edquido.<\/p>\n\n\n\n

                  Por lo tanto, si no se produce una transferencia de calor satisfactoria en el intercambiador, la bomba perder\u00e1 capacidad y rendimiento de vac\u00edo.<\/p>\n\n\n\n

                  En otras palabras, el mantenimiento de este equipo es de fundamental importancia para el funcionamiento de un sistema de vac\u00edo. Para alcanzar este objetivo, deben observarse varios aspectos relevantes, descritos a continuaci\u00f3n:<\/p>\n\n\n\n

                    \n
                  • El intercambiador debe mantenerse limpio para garantizar una capacidad eficaz de transferencia de calor.<\/li>\n\n\n\n
                  • Con la bomba en funcionamiento, es conveniente medir las temperaturas de entrada y salida tanto del agua de enfriamiento como del agua de sellado. Estos valores deben compararse con las especificaciones originales de dise\u00f1o.<\/li>\n\n\n\n
                  • Medir tambi\u00e9n el caudal del agua de enfriamiento y el aumento de su temperatura. Si el caudal es correcto, pero no se observa un incremento significativo de temperatura, esto indica una transferencia de calor deficiente y puede evidenciar la presencia de incrustaciones o ensuciamiento (fouling) en el intercambiador. Como consecuencia, el agua del anillo l\u00edquido ingresar\u00e1 a la bomba a una temperatura m\u00e1s elevada, comprometiendo el nivel de vac\u00edo y la capacidad del equipo.<\/li>\n\n\n\n
                  • Tambi\u00e9n es conveniente verificar si est\u00e1 ingresando aire al sistema y acumul\u00e1ndose dentro del intercambiador. Esta situaci\u00f3n es especialmente relevante en los intercambiadores de carcasa y tubos, donde la presencia de aire puede reducir la capacidad de transferencia de calor.<\/li>\n\n\n\n
                  • Es frecuente que el sistema de enfriamiento no funcione seg\u00fan lo previsto. El intercambiador puede estar subdimensionado o las condiciones originales de dise\u00f1o pueden diferir de las condiciones actuales de operaci\u00f3n. Tambi\u00e9n puede existir una preparaci\u00f3n inadecuada para la puesta en marcha, como tuber\u00edas que no recibieron una limpieza previa (startup flushing), lo que permite la acumulaci\u00f3n de impurezas en el intercambiador.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

                    Por lo tanto, independientemente de su tama\u00f1o o tipo, el intercambiador de calor debe inspeccionarse durante el mantenimiento y supervisarse durante la operaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

                    <\/div>\n\n\n\n

                    4. BIBLIOGRAF\u00cdA<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

                    Para la elaboraci\u00f3n de este trabajo, se consultaron las siguientes publicaciones:<\/p>\n\n\n\n

                    [1] Introducci\u00f3n a la Mec\u00e1nica de Fluidos \u2013 8.\u00aa edici\u00f3n \u2013 Fox \/ McDonald \/ Pritchard
                    [2] Fundamentos de Termodin\u00e1mica \u2013 Traducci\u00f3n de la 8.\u00aa edici\u00f3n estadounidense \u2013 Borgnakke y Sonntag
                    [3] Know and Understand Centrifugal Pumps \u2013 1.\u00aa edici\u00f3n \u2013 Larry Bachus y Angel Custodio
                    [4] Liquid Ring Vacuum Pumps, Compressors and Systems \u2013 1.\u00aa edici\u00f3n \u2013 Helmuth Bannwarth
                    [5] Vacuum Technology in the Chemical Industry \u2013 1.\u00aa edici\u00f3n \u2013 Wolfgang Jorisch
                    [6] Cavitation in Liquid Ring Vacuum Pumps Used in Condenser Venting Service \u2013 Graham Corporation<\/p>\n\n\n\n

                    <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

                    1. DEFINICI\u00d3N Y CONCEPTOS GENERALES DE LA CAVITACI\u00d3N (Referencias bibliogr\u00e1ficas: [1], [2] y [5]) 1.1. Definici\u00f3n El fen\u00f3meno de la cavitaci\u00f3n ocurre cuando se forman burbujas o cavidades de vapor en un flujo de l\u00edquido, como consecuencia de reducciones locales de presi\u00f3n (por ejemplo, en determinadas regiones de los \u00e1labes de bombas o turbinas hidr\u00e1ulicas). […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":8436,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[172],"tags":[],"class_list":["post-16053","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-escola-de-bombas-es"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/omel.com.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/16053","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/omel.com.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/omel.com.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/omel.com.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/omel.com.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=16053"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/omel.com.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/16053\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":16079,"href":"https:\/\/omel.com.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/16053\/revisions\/16079"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/omel.com.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8436"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/omel.com.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=16053"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/omel.com.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=16053"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/omel.com.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=16053"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}