1. Luis Núñez C.I. 24162995
Profesor: Douglas Barraez
CAVITACIÓN
Universidad Fermín Toro
Facultad de Ingeniería
Cabudare- Edo Lara
2. CAVITACIÓN
• Es un efecto hidrodinamico Cuando un líquido en movimiento roza una superficie,
se produce una caída de presión local, y puede ocurrir que se alcance la presión de
vaporización del líquido, a la temperatura que se encuentra dicho líquido. En ese
instante se forman burbujas de vapor. Las burbujas formadas viajan a zonas de
mayor presión e implotan. Este fenómeno recibe el nombre de cavitación. En el caso
de las turbomáquinas, tanto en bombas como en turbinas se puede presentar dicho
fenómeno; y la zona que resulta más susceptible de formar de cavitación, en el caso
de rodetes radiales y semiaxiales, es la superficie adyacente al diámetro interior del
rotor.
3. CAVITACIÓN
• La implosión causa ondas de presión que viajan en el líquido y las mismas pueden
disiparse en la corriente del líquido o pueden chocar con una superficie. Si la zona donde
chocan las ondas de presión es la misma, el material tiende a debilitarse
metalúrgicamente y se inicia una erosión que, además de dañar la superficie, provoca
que ésta se convierta en una zona de mayor pérdida de presión y por ende de mayor foco
de formación de burbujas de vapor. El fenómeno generalmente va acompañado de ruido
y vibraciones, dando la impresión de que se tratara de grava que golpea en las diferentes
partes de la máquina.
• Se puede presentar también cavitación en otros procesos como, por ejemplo, en hélices
de barcos y aviones, bombas y tejidos vascularizados de algunas plantas.
4. CAVITACIÓN
• El proceso físico de la cavitación es casi exactamente igual que el que ocurre durante la
ebullición. La mayor diferencia entre ambos consiste en cómo se efectúa el cambio
defase. La ebullición eleva la presión de vapor del líquido por encima de
la presión ambiente local para producir el cambio a fase gaseosa, mientras que la
cavitación es causada por una caída de la presión local por debajo de la presión de
vapor que causa una succión.
• Para que la cavitación se produzca, las «burbujas» necesitan una superficie donde
nuclearse. Esta superficie puede ser la pared de un contenedor o depósito, impurezas del
líquido o cualquier otra irregularidad, pero normalmente ha de tenerse en cuenta la
temperatura del fluido que, en gran medida va a ser la posible causa de la cavitación.
• El factor determinante en la cavitación es la temperatura del líquido. Al variar
la temperatura del líquido varía también la presión de vapor de forma importante,
haciendo más fácil o difícil que para una presión local ambiente dada la presión de
vapor caiga a un valor que provoque cavitación.
5. • El fenómeno de la cavitación tiene lugar cuando las presiones de succión de la bomba
alcanzan el punto de presión de saturación del fluido, en la medida en que el fluido
aumenta de presión a través de la bomba, esa parte de fluido que había sido evaporado
en la succión comienza a condensarse, originando de esta manera gotas de líquido que
se aceleran grande mente y que impáctan los álabes del rotor a gran velocidad,
originando una especie de desgaste por cavitación que origina la falla prematura de la
bomba
• Es por esto que la cavitación es indeseable, y la manera de eliminarla es cuidando que
el fluido manejado por la bomba no llegue nunca a alcanzar la presión de saturación del
fluido manejado
CAVITACIÓN
6. CAVITACIÓN
• Tipos de Cavitación: hay dos tipos de cavitación, uno con flujo y otro estando el liquido
estático:
• Cavitación de succión: Ocurre cuando la succión de la bomba se encuentra en unas
condiciones de baja presión/alta vacío que hace que el liquido se transforme en
vapor de entrada del rodete
• Cavitación de descarga: Sucede cuando la descarga de la bomba esta muy alta.
Esto ocurre normalmente en una bomba que esta funcionando a menos del 10% de
su punto de eficiencia optima
7. CAVITACIÓN
• Contenido de aire: Los altos contenidos de gas parecen favorecer el comienzo de la
cavitación, debido a que originan una mayor cantidad de burbujas. Por otra parte un
contenido elevado de aire (presión parcial de aire) disminuye la velocidad de implosión.
Con un contenido bajo de gas se demora el comienzo de la cavitación, ya que la
resistencia a la tracción del agua en este caso comienza a jugar un papel considerable.
Para un contenido de un 10% del valor de saturación la cavitación comienza al alcanzar
la presión de vapor. Con elevados contenidos de aire la presión para el comienzo de la
cavitación es superior a la presión de vapor, ya que en este caso el crecimiento de la
burbuja.
8. CAVITACIÓN
• Causas de la Cavitación: En una bomba hay dos zonas donde puede producirse el
fenómeno de la cavitación:
• Cavitación en la tajamar del cuerpo de la bomba: Cavitación en la tajamar de la voluta
o de impulsión. Esta situación se da cuando la altura de descarga es demasiado alta,
desplazando el punto de trabajo hacia la izquierda y fuera de la curva de funcionamiento.
La cavitación se localiza entre el extremo del álave 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 álaves, se forman y se
colapsan burbujas continuamente. Entre un álave y el siguiente, aparecen burbujas que
permanecen en la tajamar hasta que el siguiente álave la alcanza. Es entonces cuando
se crea una presión suficiente que permite la implosión de la burbuja en el extremo del
álave. En la parte posterior del álave ya se ha formado una nueva burbuja que
permanece ahí hasta que implosiona en el siguiente álave.
9. CAVITACIÓN
• Cavitación en el ojo de impulsor de la bomba: Cavitación en el ojo del rodete o de
aspiración. Se produce cuando existe demasiado vacío que excede la presión del vapor
del líquido bombeado. El líquido hierve y se separa del resto. Las bolsas de vacío
aparecen en el centro del impulsor, que es la zona de más baja presión, y se desplazan
hasta su implosión o colapso. Este tipo de cavitación la causa una altura de aspiración
excesiva o bien, que el NPSHD de la instalación se vuelva insuficiente por aumento de la
pérdida de carga en la succión de la bomba (obstrucciones parciales). La bomba no
provoca ambas situaciones sino su entorno (instalación / aplicación).
10. CAVITACIÓN
• Daños producidos por la Cavitación: Debe tenerse en cuenta que válvulas y otros
accesorios pueden cavitar sufriendo 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, el daño
observado puede abarcar desde unas pocas picaduras localizadas en el ojo del rodete
hasta una rotura total del impulsor y destrucción de la placa de desgaste. La cavitación
en la tajamar de la carcasa o de impulsión es, con diferencia, mucho más destructiva que
la cavitación de aspiración. Cuando se dan las circunstancias de una cavitación de
impulsión, aparecen las picaduras características en el extremo de los álaves y por su
parte anterior
11. CAVITACIÓN
• Detectar la causa de la cavitación: Cuando una bomba cavita, se oye un ruido
característico que recuerda un martillo golpeando una pieza de metal o como si la bomba
tuviera piedras en su interior e impactaran constantemente. La forma más precisa para
detectar la cavitación es tomar lecturas de presión en la aspiración e impulsión de la
bomba y medir con exactitud la velocidad de trabajo de la bomba. Con esta información,
se consulta la curva característica de la bomba y se determina dónde está trabajando la
bomba.
12. CAVITACIÓN
• Como corregir la Cavitación: Todas las bombas requieren una cantidad adecuada de ASPN
para prevenir la cavitación. La cantidad requerida varía con la capacidad o caudal, es por eso
que hay que estar seguros de que hay adecuada ASPN a la largo de toda la curva de
rendimiento LI operación. Para asegurar una operación libre de problemas uno debe de
considerar dos (2) juegos de valores de ASPN:
• ASPN REOUERIDA por la bomba, y ASPN DISPONIBLE.
• A) ASPN REOUERIDA:
• Este valor puede obtenerse del fabricante de la bomba, o tomarse de la curva de NPSH que
aparece en la gráfica característica de rendimiento de la bomba. Este valor es la cantidad
mínima que debe ser suministrado por el sistema. Si la ASPN disponible en un sistema es
insuficiente, problemas serios de operación, tales como cavitación, vibración, reducción en
caudal y eficiencia y daño físico a la bomba pueden ocurrir.
• B) ASPN DISPONIBLE:
• La ASPN disponible depende exclusivamente del sistema en el cual la bomba opera, y puede ser
calculada para cualquier instalación. La ASPN disponible debe exceder la ASPN requerida por la
bomba.
• Donde ASPN- Carga Neta de Succión Positiva Disponible
14. CAVITACIÓN
• Precauciones para evitar la cavitación: Es necesario tomar las siguientes precauciones
para el momento de seleccionar la bomba que se requiera en el diseño de la instalación:
• Determinar el valor de presión de saturación del fluido a trabajar.
• Establecer la altitud del lugar de trabajo.
• Calcular el valor de la máxima altura de succión de la bomba (NPSH).
• Si este valor es muy alto, buscar reducirlo, disminuyendo la altura de aspiración.
• Si lo anterior no da resultado, eliminar accesorios de la tubería de succión.
