bullet2 MARCO TEÓRICO

CAVITACIÓN. Es un término usado para describir el fenómeno que ocurre en una bomba cuando NPSHD  es insuficiente. Esta se presenta debido a la caída de presión estática por debajo de la presión de vapor del líquido correspondiente a la temperatura del fluido que esta siendo manejado. Al producirse esta caída, el líquido comienza a evaporarse, presentándose la formación de burbujas que chocan entre si formando cavidades en las zonas de alta presión de los elementos móviles de la máquina y variando el comportamiento del flujo.


     Este fenómeno, trae como consecuencia daños mecánicos severos a la máquina, como el desgaste, ruido y vibración de las piezas reduciendo el rendimiento de la bomba en forma considerable.


COEFICIENTE DE CAVITACIÓN ( s ). Es la relación entre la carga de succión y la carga de descarga de la bomba.  


Carga Neta Positiva de Succión Disponible (NPSHD). Es la energía disponible en la succión de la bomba menos la presión de vapor para la temperatura a la cual el fluido es bombeado.


Carga Neta Positiva de Succión Requerida (NPSHR). Es la energía requerida en la succión de la bomba para forzar al líquido a penetrar en ella.


Signos de la existencia de cavitación. La cavitación se manifiesta de diversas maneras, de las cuales las más importantes son:


Ruido y vibración. Se genera trepidación o golpeteo de líquido sobre la pared sólida. Semejante a un martilleo irregular, o al ruido de un chorro de grava sobre una chapa metálica. Estos golpes pueden convertirse en verdaderas detonaciones cuando entra toda la masa líquida en ebullición. En ocasiones pueden producirse vibraciones peligrosas en las máquinas e incluso en las estructuras. Este ruido se debe al choque brusco de las burbujas de vapor cuando éstas llegan a la zona de alta presión, y es más fuerte en bombas de mayor tamaño. Cabe notar que el funcionamiento de una bomba suele ser ruidoso, cuando trabaja con una eficiencia bastante menor que la máxima, ya que el agua choca contra las aspas.                                   

    Cuando existe cavitación esta se puede remediar introduciendo pequeñas cantidades de aire en la succión de la bomba de una manera similar a los tubos de aireamiento usados en las tuberías.

     El aire actúa como amortiguador además que aumenta la presión en el punto donde hay cavitación. Sin embargo, este procedimiento no se usa regularmente en las bombas para evitar el “descevamiento”.


Caída de las curvas de carga-capacidad y eficiencia. La forma que adopta una curva al llegar al punto de cavitación varía con la velocidad específica de la bomba en cuestión. Con bombas de baja velocidad  específica las curvas de capacidad-carga, eficiencia y potencia se quiebran y caen bruscamente al llegar al punto de cavitación. En bombas de media velocidad específica el cambio es menos brusco y en bombas de alta velocidad específica es un cambio gradual sin que pueda fijarse un punto preciso en que la curva se quiebre. La diferencia en el comportamiento de bombas de diferentes velocidades específicas, se debe a la diferencia en el diseño del impulsor. En los de baja velocidades específicas, las aspas forman canales de longitud y formas definidas. Cuando la presión en el ojo del impulsor llega a la presión de vaporización, generalmente en el lado de atrás de los extremos del aspa, el área de presión se extiende muy rápidamente a través de todo el ancho del canal, con un pequeño incremento en gasto y una disminución en carga.

     Una caída posterior en la presión de descarga ya no produce más flujo, por que éste esta fijado por la diferencia entre la presión existente en la succión y la presión de vaporización que hay en la parte mencionada del canal.

     Además, en las bombas de baja y media velocidad específica, se observa que al bajar la carga, el gasto disminuye en vez de aumentar. Ésto se debe a un incremento en la zona de baja presión a lo largo del canal del impulsor.

     En algunas pruebas se ha llegado a obstruir la succión, en vez de la descarga como es usual, pero esto siempre tiene la inconveniencia de la cavitación.


DESGASTE DE LAS ASPAS DEL IMPULSOR. Si el impulsor de una bomba se pesa antes y después de haberse sometido al fenómeno de cavitación, encuentra que ha habido una disminución de peso. Tan es así, que para grandes unidades el fabricante tiene que especificar la cantidad máxima de metal que se perderá por año. Dicho desgaste se debe a la acción mecánica (golpeteo) de las burbujas de vapor con las aspas.


CONDICIONES BAJO LAS CUALES EXISTE PELIGRO DE CAVITACIÓN.

  1. La presión barométrica sea menor en el lugar de la instalación, si el depósito de aspiración está abierto a la atmósfera.
  2. La presión en el depósito de aspiración sea menor. Si éste no está abierto a la atmósfera.
  3. La temperatura del líquido bombeado sea menor.
  4. El caudal sea mayor. En efecto, al aumentar el caudal aumenta el peligro de la cavitación. Por esta razón, si se inicia la cavitación y se reduce el caudal, cerrando parcialmente la válvula de impulsión, la cavitación cesará.


MEDIDAS PARA EVITAR O REDUCIR LA CAVITACIÓN.

    1. Tener un conocimiento completo de las características del fenómeno de cavitación en la bomba.
    2. Conocimientos de las características de succión existente en el sistema.
    3. Las condiciones de succión se pueden mejorar, eligiendo un tubo de succión de mayor diámetro, reduciendo su longitud y eliminando codos, así como todo aquello que pueda ocasionar pérdidas de carga.
    4. Una revisión completa de todas las succiones de la cabeza de succión, impulsor y carcaza por donde va pasar el líquido, cuidando que no exista obstrucciones.
    5. Elementos de guía que conduzcan el líquido convenientemente.
    6. Uso de materiales adecuados.
    7. Introducción de pequeñas cantidades de aire para reducir el efecto de cavitación.   


ECUACIONES

POTENCIA ELÉCTRICA

POTENCIA ABSORVIDA (Potencia al eje)

ALTURA TOTAL DE BOMBEO

POTENCIA HIDRÁULICA

RENDIMIENTO TOTAL DE LA BOMBA

CARGA NETA DE SUCCIÓN POSITIVA DISPONIBLE

COEFÍCIENTE DE CAVITACIÓN

VELOCIDAD ESPECÍFICA