La cavitación puede producirse en las conducciones hidráulicas de parques acuáticos y piscinas. Se trata de un fenómeno íntimamente relacionado con la presión de vapor, por lo que, para describirlo, primero definiremos la presión de vapor.
-Presión de vapor: corresponde a la presión en la que se encuentran en equilibrio las fases líquida y de vapor del agua, a una temperatura determinada, y es una característica que permite valorar su volatilidad.
Figura 1: Diagrama de fases del agua.
La Figura 1 representa las fases de los estados del agua, donde:
p: presión (en atmósferas).
T: temperatura (en grados centígrados).
A: agua (fase líquida).
V: vapor de agua (fase gaseosa).
H: hielo (fase sólida).
Tal y como decimos, la presión de vapor depende de la temperatura y su variación se produce de acuerdo con la curva roja del diagrama en la Figura 1. Ahora ya estamos en condiciones de comprender la cavitación.
-Cavitación: es un fenómeno por el que se alcanza la presión de vapor, en una masa de agua, no por el aumento de la temperatura, sino por la disminución de su presión.
Por ejemplo, en una conducción presurizada, como es la tubería a sección llena de un parque acuático o de una piscina, puede producirse una disminución considerable de la presión por varios motivos. Y esa disminución de presión podría ser tan brusca, que por su causa el agua alcance la presión de vapor. En esta situación, el agua líquida se transforma en vapor de agua, lo que conlleva un aumento de volumen. Y el incremento de volumen produce el aumento de presión, de tal forma que la masa de agua vuelve a alcanzar una presión superior a la de vapor y, por tanto, vuelve al estado líquido. Esto volverá a producir una disminución de volumen y, por tanto, una disminución de presión, hasta el punto de que se llegue de nuevo a la presión de vapor, lo que producirá que vuelva a repetirse el fenómeno.
Figura 2: Diagrama de la fluctuación de la presión del agua.
En la Figura 2 se muestra gráficamente la fluctuación de la presión del agua respecto del punto de presión de vapor, donde:
p: presión del agua.
pv: presión de vapor.
t: tiempo.
(+): áreas que corresponden a situaciones en las que la presión del agua se encuentra por encima de la presión de vapor, por lo que se produce la condensación del vapor y una caída en la presión del agua.
(-): áreas que corresponden a situaciones en las que la presión del agua se encuentra por debajo de la presión de vapor, generando vapor de agua en forma de burbujas, con el correspondiente aumento de volumen, que produce el consiguiente aumento de presión.
Como vemos, la cavitación es un fenómeno cíclico. Con las sucesivas subidas y bajadas de presión, se produce la formación periódica de burbujas de vapor de agua. Es este un fenómeno indeseable, con un efecto pernicioso que golpea a las conducciones hidráulicas. Con el tiempo, por culpa de la cavitación, dichas conducciones sufrirán picaduras y corrosiones.
En la Figura 3 puede apreciarse el devastador efecto de corrosión de la cavitación en un rodete de bomba centrífuga.
Figura 3: efectos corrosivos de la cavitación.
Se trata de un fenómeno que debe evitarse a la hora de realizar el diseño de un parque acuático o una piscina y el cálculo de sus instalaciones hidráulicas. Para ello, estas deben garantizar que no se alcancen presiones de trabajo tan bajas que se aproximen a la presión de vapor. En próximos artículos, veremos las situaciones y las zonas más susceptibles de sufrir cavitación en una instalación hidráulica de una piscina o un parque acuático.
Por Luis Llor, ingeniero hidráulico sénior en el Dpto. de Arquitectura de Amusement Logic
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