La cavitación es un fenómeno físico que se produce cuando la presión del agua o cualquier otro fluido disminuye por debajo de la presión de vapor del fluido a la temperatura de proceso.

Al originarse la cavitación las moléculas que componen el fluido cambian de estado líquido a estado vapor y se generan burbujas de vapor que son muy dañinas para los equipos de impulsión como hélices y bombas.

Normalmente la cavitación se origina a la entrada de las bombas debido a que en ese punto la presión es bastante baja.

La presión en la succión de una bomba puede decrecer debido a diferentes causas, por ejemplo:

      Baja presión a la entrada de la bomba porque la succión se produce en puntos muy bajos.

      Alta velocidad del fluido que hace que la temperatura disminuya.

Habitualmente en la industria cuando se desea adquirir una bomba se debe comprobar que el fenómeno de cavitación no tendrá lugar en la instalación. Para ello se utiliza el término NPSH (Net Positive Suction Head) que es la carga neta de aspiración positiva.

Los fabricantes proporcionan el NPSH requerido por la bomba en función del caudal. Éste depende las características de la bomba y se determina experimentalmente.

El comprador debe calcular el NPSH disponible para el caudal de proceso y si este es mayor que el NPSH requerido la cavitación no se producirá.

En la siguiente figura se representa la entrada de una bomba. El punto O es el punto de donde aspira la bomba, el punto E es la entrada de la bomba y el punto X es un punto interior de la bomba donde se produce la mínima presión de aspiración. Es en este punto donde tendrá lugar la cavitación en caso de que se den las condiciones para que se origine.

El NPSH disponible a la entrada de una bomba se determina con la siguiente fórmula:

  Siendo:

 P0 La presión en un punto O a la entrada de la bomba

V0 la velocidad del fluido en el punto O

Z0 la altura manométrica del punto O

ρ la densidad del fluido

g la aceleración de la gravedad

hOE la pérdida de carga entre el punto OE

 Este valor se calcula con los datos que tenemos en nuestra instalación y se compara con el NPSH requerido facilitado con el fabricante.

El valor del NPSH requerido se determina mediante ensayos por el fabricante se expresa analíticamente como la presión en la zona del punto de mínima presión más la altura cinética en este punto.

A continuación se demuestra que, efectivamente, si el NPSH disponible es mayor que el NPSH requerido la bomba no cavitará.

Si aplicamos las Ecuaciones de Bernoulli entre los punto OE y EX obtenemos 2 ecuaciones

Ecuación (1)

Ecuación (2)

Si Px< Pv habrá cavitación:

Aplicando la Ecuación (2)

Aplicando la Ecuación (1)

Por lo tanto

Suponiendo que hEX pérdida de carga en el interior de la bomba es cero:

El primer término es el NPSH disponible y el segundo término es el NPSH requerido proporcionado por los fabricantes.

Consecuentemente si se producirá cavitación.

En las aplicaciones prácticas de ingeniería se aplica el criterio de buena práctica que indica que el diseño de las instalaciones que bombeen fluidos se realizará de tal forma que el NPSH disponible sea un 25% mayor que el NPSH requerido.

A Partir de las expresiones de NPSH requerido y NPSH disponible se deduce que si aumenta el caudal de la bomba el NPSH disponible disminuye y el NPSH requerido aumenta, consecuentemente a partir de un determinado caudal se producirá cavitación

En la siguiente gráfica se muestran la forma de las curvas del NPSH disponible y requerido en función del caudal:

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