Cavitación

En el apasionante mundo de la ingeniería hidráulica, la cavitación es un enemigo silencioso que puede desgastar tus sistemas de maquinaria desde adentro. Este fenómeno se produce cuando, en un punto específico del sistema, se alcanza un vacío o una baja de presión. El resultado es la formación de burbujas de vapor en el líquido, que son arrastradas por la corriente hasta alcanzar zonas de alta presión, como venturis, bombas, turbinas, y otros componentes. Cuando estas burbujas impactan contra las superficies metálicas, pueden causar erosión y picaduras en el metal, con consecuencias potencialmente costosas.

Etapas de la Cavitación:

Etapa 1. Formación de Burbujas:

Las burbujas se forman cuando el líquido (agua en el aceite) se vaporiza, es decir, cambia de fase de líquido a vapor. Esto ocurre cuando se alcanza un vacío o una baja presión en el sistema.

Etapa 2. Crecimiento de las Burbujas:

Si no se toman medidas para cambiar las condiciones de operación, se seguirán formando nuevas burbujas y las existentes continuarán creciendo en tamaño. Esto es particularmente preocupante, ya que burbujas más grandes tienen un impacto más significativo.

Etapa 3. Colapso de las Burbujas:

A medida que las burbujas viajan a través del sistema, la presión que las rodea aumenta gradualmente. Eventualmente, llegan a un punto donde la presión externa supera la interna, lo que provoca que las burbujas colapsen. Este proceso es una implosión y puede causar daños a las superficies con las que entran en contacto.

Cómo se Produce la Cavitación:

La cavitación puede ser causada por varios factores, entre los cuales se incluyen:

1. Aspiración de la Bomba (Vacío en la Entrada): Si la entrada de la bomba experimenta un vacío debido a problemas de succión, se crean las condiciones propicias para la cavitación.
2. Vacío en la Línea de Presión de los Motores Hidráulicos: Del mismo modo, si se genera vacío en la línea de presión, puede desencadenarse la cavitación.
3. Viscosidad del Aceite: La viscosidad inadecuada del aceite hidráulico puede favorecer la formación de burbujas de vapor.
4. Filtro de Aspiración y Filtro del Depósito: Si los filtros de aspiración o del depósito están obstruidos, se crea una resistencia al flujo del fluido, lo que puede llevar a la cavitación.
5. Tamaño y Longitud del Tubo: Las dimensiones del sistema, en particular, el diámetro y la longitud de los tubos, pueden influir en la probabilidad de cavitación.
6. Altas Temperaturas: Las altas temperaturas pueden reducir la capacidad del aceite para disolver el aire, lo que aumenta la probabilidad de cavitación.

Como reducir la Cavitación en los Sistemas Hidráulicos:

La cavitación en los sistemas hidráulicos puede ser perjudicial para la eficiencia y la vida útil de los componentes. Para reducir sus efectos, puedes considerar las siguientes medidas, complementando la información que proporcionaste:

Bafles o separadores internos en el tanque: Los bafles ayudan a separar el flujo de retorno del fluido del área de aspiración de la bomba, reduciendo así la probabilidad de formación de burbujas de cavitación. Asegúrate de que estén bien diseñados y ubicados estratégicamente en el tanque.

Filtro de aspiración con pre-carga: Un filtro de aspiración con pre-carga puede ayudar a prevenir que partículas sólidas lleguen a la bomba y contribuyan a la formación de cavitación. Asegúrate de que el filtro esté limpio y en buenas condiciones.

Purga del sistema: Elimina el aire atrapado en el sistema hidráulico realizando una purga adecuada. El aire puede contribuir a la cavitación, por lo que es importante mantener el sistema libre de aire.

Bajar la temperatura del sistema: La cavitación tiende a ocurrir con mayor frecuencia a temperaturas más altas. Enfriar el sistema hidráulico puede ayudar a reducir la formación de burbujas de cavitación.

Disminuir restricciones en el circuito: Evita restricciones innecesarias en las tuberías y componentes del sistema. Las restricciones pueden aumentar la velocidad del fluido y contribuir a la cavitación.

Reducir codos en los ductos: Los codos y curvas en las tuberías pueden causar cambios bruscos en la dirección del flujo, lo que puede dar lugar a la cavitación. Minimiza la cantidad de codos en el sistema.

Eliminar tuberías uniformes: Las tuberías uniformes (secciones de tubería con diámetros constantes) pueden causar caídas de presión abruptas, lo que puede contribuir a la cavitación. Utiliza tuberías con diámetros adecuados para mantener un flujo más uniforme.

Elegir la calidad del aceite correcto: Utiliza un aceite hidráulico de alta calidad que cumpla con las especificaciones del fabricante de la bomba y el sistema. El aceite adecuado puede ayudar a prevenir problemas de cavitación.

Usar cañerías flexibles: Las cañerías flexibles pueden absorber vibraciones y reducir las tensiones en el sistema, lo que puede ayudar a prevenir la cavitación.

Ten en cuenta que la cavitación puede ser un problema complejo, y la implementación de varias de estas medidas de manera conjunta puede ser necesaria para abordar eficazmente el problema. Además, es importante seguir las recomendaciones del fabricante del equipo y consultar a un especialista en hidráulica si la cavitación persiste o es un problema recurrente en tu sistema.

Tipos de Cavitación según el tipo de Bombas:

Etapas de la Cavitación en las Bombas:

1. Zona de aspiración: En una bomba el proceso comienza en la zona de aspiración, donde el fluido es aspirado desde el depósito o el tanque. La bomba de paletas y engranaje tiene un rotor con paletas y/o engranajes que giran dentro de una carcasa. A medida que las paletas giran, crean un espacio en la zona de aspiración.
2. Presión reducida: A medida que el rotor gira y las paletas se alejan de la zona de aspiración, se crea una zona de baja presión. Esta baja presión puede hacer que el fluido existente en la zona de aspiración comience a hervir o vaporizarse si su presión es lo suficientemente baja. Cuando el fluido se vaporiza, se forman burbujas de gas o cavidades de vapor.
3. Colapso de burbujas: A medida que estas burbujas de vapor o cavidades de gas son arrastradas hacia la zona de alta presión en la bomba, tienden a colapsar bajo la alta presión. Este colapso es lo que causa daño y problemas en el sistema. Cuando las burbujas colapsan, generan ondas de choque y pueden dañar las paletas y/o engranajes de la bomba, las superficies internas de la carcasa y otras partes del sistema.
4. Ruido y vibraciones: La cavitación suele ir acompañada de ruidos audibles, como un sonido similar a una explosión o un golpe. También puede causar vibraciones en el sistema hidráulico, lo que puede ser perjudicial para los componentes y reducir la eficiencia de la bomba.

Bomba de Paletas:

Bomba de Engranajes:

Bomba de Pistones:

Bomba de Gerotor: