El proceso de formación de «microcavidades», también conocido como cavitación, ocurre principalmente donde la velocidad del líquido es máxima: la masa del líquido pierde su continuidad, creando una «espuma» gaseosa, particularmente rica en oxígeno, debido al vapor y al aire liberados.
Esta “espuma” gaseosa, en caso de cavitación incontrolada, puede ser extremadamente erosiva y corrosiva para los metales debido al desarrollo de hidrólisis, oxidación, polimerización y despolimerización.
El colapso muy rápido de las “microcavidades” genera microchorros a muy alta presión y altas concentraciones de energía en tiempos y espacios muy cortos que, si no se controlan como se describió anteriormente, pueden causar daños considerables en las tuberías o en las partes móviles de las máquinas que desencadenan este fenómeno.
- Por ejemplo, en una tubería, el fenómeno de cavitación puede desarrollarse más en las secciones donde la línea piezométrica cae por debajo del eje de la tubería, formando así una depresión más o menos pronunciada.
- Por ejemplo, en una máquina hidráulica (bombas centrífugas, axiales, turbinas, etc.), el fenómeno de cavitación puede desarrollarse más en los puntos externos del impulsor, donde mayor es la velocidad y menor la presión.
La cavitación genera fricción y turbulencia en el líquido, lo que, si no se controla adecuadamente, causa una pérdida significativa de eficiencia, emisión de ruido, vibraciones y daños en los componentes. La disminución de la eficiencia y la potencia puede ser superior al 3 % en comparación con condiciones similares en ausencia de cavitación.
Aunque el proceso es similar al más conocido de ebullición, la principal diferencia entre la cavitación y la ebullición radica en que, en la ebullición, debido al aumento de temperatura, la presión de vapor aumenta hasta superar la presión del líquido, creando así una burbuja mecánicamente estable, ya que está llena de vapor a la misma presión que el líquido circundante.
En la cavitación, por otro lado, la presión del líquido disminuye repentinamente, mientras que la temperatura y la presión de vapor se mantienen constantes.
Por esta razón, la "burbuja" de cavitación solo resiste hasta que sale de la zona de baja presión hidrostática: en cuanto regresa a una zona del fluido en reposo, la presión de vapor no es suficiente para contrarrestar la presión hidrostática y la burbuja de cavitación implosiona, liberando una gran cantidad de energía y la secuencia de ondas de choque asociada.
La presión de vapor de un líquido es la presión parcial del vapor cuando se establece el equilibrio entre líquido y vapor.
Depende de la temperatura y aumenta con ella (para el agua, es de 4,6 mmHg a 0 °C y de 760 mmHg a 100 °C).
Una vez alcanzada esta presión, el líquido y el vapor se consideran saturados (tantas moléculas pasan de la fase líquida a la fase vapor como las que realizan el proceso inverso).
Además, el calentamiento por cavitación se libera uniformemente en todo el volumen del líquido, mientras que el calentamiento convencional se produce por transferencia, desde un punto hacia la cara más extrema.
Esto permite eliminar puntos calientes o fríos, quemaduras y, si es necesario, un control preciso de la temperatura.
