1. Qué es la cavitación
La cavitación es un fenómeno hidráulico en el que burbujas de vapor se forman espontáneamente dentro del líquido bombeado cuando la presión local cae por debajo de la presión de vapor del fluido a la temperatura de operación. Cuando estas burbujas migran a regiones de mayor presión dentro de la bomba (la zona de descarga), colapsan de forma violenta y asimétrica, generando ondas de choque y microjets de líquido con velocidades superiores a 100 m/s que impactan las superficies metálicas.
El resultado es erosión progresiva del metal (llamada pitting o cratering), vibración mecánica, ruido característico similar a piedras dentro de la bomba, caída de caudal y presión, y reducción dramática de la vida útil de los componentes internos — especialmente rotor, sello mecánico y cojinetes. Una bomba operando en cavitación puede tener su vida útil reducida de años a semanas.
2. Cómo identificar cavitación en campo
La cavitación se manifiesta por cinco síntomas identificables sin instrumentación sofisticada: (1) Ruido — sonido de grava o martilleo metálico, audible a pocos metros de la bomba; (2) Vibración — amplitud creciente, detectable con la mano en el soporte de cojinetes; (3) Caída de rendimiento — caudal y/o presión por debajo de lo especificado, intermitente o progresiva; (4) Erosión visible — marcas de pitting en la cara de succión del rotor (centrífugas) o en la cara de succión de los engranajes (bombas de engranaje); (5) Falla prematura de sello mecánico — el sello pierde vida útil por la vibración e inestabilidad de la película líquida en las caras de sellado.
3. Las 7 causas reales de cavitación
En la experiencia de ingeniería de aplicación de FB Bombas, las causas de cavitación en instalaciones industriales se concentran en siete factores recurrentes: (1) Altura geométrica de succión excesiva — la bomba intenta aspirar líquido de una altura mayor que la que permite la presión atmosférica; (2) Pérdida de carga en la tubería de succión — tubería subdimensionada, exceso de curvas, válvulas parcialmente cerradas o filtros sucios; (3) Temperatura del fluido por encima de lo previsto — la presión de vapor aumenta exponencialmente con la temperatura, reduciendo el NPSHa; (4) Fluido más viscoso que lo especificado — en bombas de engranajes, la viscosidad excesiva impide el llenado completo de la cámara entre dientes a la rotación de operación; (5) Rotación por encima de la recomendada — especialmente crítico en bombas FBE con fluidos viscosos (ver tabla viscosidad × RPM del manual MTEC-01/01); (6) Entrada de aire en la succión — juntas, empaquetaduras o conexiones con sellado comprometido; (7) Vaporización parcial — fluidos volátiles o cercanos al punto de ebullición a la temperatura de operación.
4. NPSH: el parámetro que previene la cavitación
El NPSH (Net Positive Suction Head) es la herramienta cuantitativa para prevenir la cavitación. El concepto se divide en dos valores: NPSHa (disponible) es la energía de presión efectiva que la instalación proporciona en la entrada de la bomba — depende de la presión atmosférica, altura geométrica, pérdidas de carga y presión de vapor.
NPSHr (requerido) es la presión mínima que la bomba necesita en su entrada para operar sin cavitación — este valor es proporcionado por el fabricante para cada modelo y condición de operación.
La regla fundamental es: NPSHa debe ser SIEMPRE superior al NPSHr, con margen de seguridad. Para bombas centrífugas FBCN, FB Bombas recomienda margen mínimo de 0,5 a 1,0 metros. Para bombas de engranajes FBE con fluidos viscosos, el margen debe ser mayor (1,0 a 1,5 metros) porque la pérdida de carga en la succión aumenta significativamente con la viscosidad.
La fórmula del NPSHa es: NPSHa = Pa ± Hz - Hf - Pv, donde Pa = presión atmosférica (o del tanque), Hz = altura geométrica (positiva si inundada, negativa si aspiración), Hf = pérdidas de carga en la tubería de succión, Pv = presión de vapor del fluido a la temperatura de operación.
5. Cavitación en bombas de engranaje vs centrífugas
Las bombas centrífugas FBCN son más sensibles a la cavitación que las bombas de engranajes FBE. Esto ocurre porque en la centrífuga, el líquido entra en el centro del rotor a alta velocidad, y la caída de presión en la entrada del ojo del rotor es abrupta — cualquier insuficiencia de NPSH genera cavitación inmediatamente.
En la bomba de engranajes, el mecanismo es diferente: la cavitación ocurre cuando el fluido viscoso no logra llenar el espacio entre los dientes de los engranajes a la velocidad de rotación. Por eso, en bombas FBE, la cavitación está directamente relacionada con la viscosidad: cuanto más viscoso el fluido, menor debe ser la rotación para permitir el llenado completo de la cámara.
Datos prácticos del manual FBE (MTEC-01/01): para fluidos con 30 a 250 SSU, la rotación máxima es 1.750 rpm (transmisión directa). Para 2.500 a 7.500 SSU, baja a 850 rpm. Para 10.000 a 50.000 SSU, queda entre 500 y 300 rpm (con reductor). Por encima de 50.000 SSU, la rotación debe ser entre 300 y 150 rpm. Operar por encima de estos límites causa cavitación inmediata, independientemente del NPSH disponible.
6. Checklist de prevención de cavitación — FB Bombas
Basado en la experiencia de campo de FB Bombas con más de 80 años de operación industrial, este checklist cubre los puntos de verificación para prevenir la cavitación: (1) Calcular NPSHa de la instalación y comparar con NPSHr del catálogo — mantener margen ≥ 0,5 m (centrífugas) o ≥ 1,0 m (engranajes con viscosos); (2) Dimensionar tubería de succión con velocidad ≤ 1,5 m/s para centrífugas y ≤ 0,5 m/s para engranajes con viscosos; (3) Minimizar longitud y accesorios en la línea de succión — cada codo 90° equivale a ~30 diámetros de tubo recto en pérdida de carga; (4) Instalar la bomba lo más cerca posible del reservorio de succión, preferentemente debajo del nivel del líquido (succión inundada); (5) Verificar que filtros de succión estén limpios con área de pasaje ≥ 3× el área de la tubería; (6) Controlar temperatura del fluido — enfriar antes de la bomba si es posible; (7) Para bombas de engranajes FBE: respetar rigurosamente la tabla de rotación máxima por rango de viscosidad; (8) Para bombas centrífugas FBCN: operar entre 0,15×Qopt y 1,1×Qopt (caudal óptimo) — operación fuera de este rango aumenta riesgo de cavitación y recirculación interna; (9) Verificar sellado de todas las conexiones en la línea de succión — entrada de aire es causa frecuente y difícil de diagnosticar; (10) Monitorear temperatura de cojinetes durante el arranque — temperatura superior a 90°C indica problemas que pueden estar asociados a la cavitación (referencia: manual FBEI, MAN001-10, procedimiento de arranque).
7. Cuándo consultar al ingeniero de aplicación
Si su bomba ya presenta síntomas de cavitación, el primer paso es reducir la rotación (si es posible) y verificar la línea de succión. Si los síntomas persisten, la ingeniería de aplicación de FB Bombas puede recalcular el NPSH de la instalación y recomendar: redimensionamiento de la tubería de succión, cambio de modelo o diámetro de la bomba, alteración de la velocidad de operación, o instalación de bomba booster en la succión. Contacto: comercial@fbbombas.com.br o WhatsApp +55 11 97287-4837.