Empezar por el principio de la cavitación
KSB define la cavitación como la formación y el colapso repentino de cavidades, como burbujas de vapor, en un flujo de fluido. Distingue la cavitación por vapor de la cavitación por gas. La cavitación por vapor se desarrolla cuando la presión estática en el fluido cae por debajo de la presión de vapor asociada a la temperatura del fluido, KSB añade que esto ocurre sin aporte externo de calor y que también es un requisito la presencia de pequeños núcleos, a menudo burbujas de vapor microscópicas. En la cavitación por gas, las burbujas se forman porque los gases disueltos salen de la solución cuando la presión cae por debajo de la presión de saturación de esos gases. Como esa presión de saturación suele ser superior a la presión de vapor, la cavitación por gas puede producirse a presiones superiores a la presión de vapor.
KSB explica que, a medida que el fluido atraviesa el rodete, la presión estática desciende en relación con la presión aguas arriba del rodete, especialmente en la entrada del canal entre álabes. La magnitud de esa caída depende de la velocidad de rotación, de la densidad y la viscosidad del fluido, de la geometría de entrada del rodete, del punto de operación y del perfil de velocidades del flujo de aproximación. Varios de estos factores pertenecen a la propia bomba y a su condición de operación, razón por la cual el lado de la bomba en la comparación del NPSH no puede deducirse solo a partir de la instalación.
Dos magnitudes que comparar
KSB establece que evaluar la probabilidad, la extensión y el impacto de la cavitación requiere comparar dos valores: el NPSH requerido por la bomba, NPSHR, y el NPSH disponible en el sistema, NPSHA. No son dos nombres para un mismo número. El NPSHA describe lo que proporciona la instalación, referido al centro de la boca de aspiración, la página de KSB presenta la definición como fórmulas y señala que la pérdida de carga incluye las pérdidas de entrada y las caídas de presión en válvulas y accesorios. Para bombas sin una boca de aspiración convencional, como las bombas en línea soldadas o las bombas sumergibles con campanas de entrada, la ubicación del punto de referencia debe definirse e indicarse.
El NPSHR es el lado de la bomba en la comparación. KSB especifica que su suma definitoria no debe caer por debajo de un valor mínimo para una bomba y una aplicación dadas, y que, si no se cumple esta condición, no puede descartarse la cavitación. De manera crucial, un valor de NPSHR solo tiene significado junto con su criterio de cavitación. KSB enumera varios: cavitación incipiente (NPSHi), una cierta extensión de la zona de cavitación en los álabes, el inicio de la caída de altura de elevación (NPSH0) y una caída de altura de elevación inducida por cavitación del 3 por ciento (NPSH3). Demostrar el NPSHi requiere ensayos exigentes y costosos, por lo que se acepta comúnmente tomar el NPSHR como NPSH3.
Este último punto merece cuidado. El NPSH3 es un criterio definido de caída de altura de elevación, una caída del 3 por ciento, y el valor no es un umbral por debajo del cual la cavitación esté ausente. La propia lista de criterios de KSB muestra que las burbujas pueden aparecer antes (NPSHi). KSB también muestra que estos valores varían con el punto de operación, de modo que una cifra única se aplica a una condición establecida, no a la bomba en general.
Por qué la temperatura forma parte del análisis
KSB señala que existe una relación entre la presión de vapor y la temperatura, de modo que una misma presión de aspiración se sitúa a una distancia distinta de la presión de vapor cuando cambia la temperatura del líquido. KSB dice que, para evitar la cavitación o limitarla a un nivel aceptable, la presión aguas arriba del rodete debe superar la presión de vapor en un margen mínimo especificado. Las páginas no dan un único margen válido para todos los líquidos y bombas, el margen está ligado a la bomba, a la aplicación y al criterio de cavitación elegido.
El NPSHR se establece en gran medida mediante ensayos. KSB señala específicamente la importancia de los ensayos al convertir entre velocidades, tamaños de bomba similares o fluidos. Por tanto, un valor procedente de otra condición de ensayo no debe tratarse silenciosamente como un requisito específico de la instalación.
Mantener claros los límites de la explicación
Este artículo explica qué hay que comparar. No calcula el NPSH disponible de ninguna instalación y no especifica un punto de operación permitido. KSB sí describe síntomas como el aumento del ruido, el funcionamiento irregular y las caídas de altura de elevación y de rendimiento como indicios de que se está produciendo cavitación, pero también dice que el daño material no ocurre en todos los casos de funcionamiento con cavitación. Por tanto, las fuentes no respaldan el diagnóstico de cavitación a partir de una única observación de ruido o vibración. Se necesitan los datos de la bomba, las condiciones del líquido y una evaluación de ingeniería aprobada. Al registrar o comentar un resultado, el NPSHA y el NPSHR deben escribirse como las magnitudes separadas que son, indicando el criterio del NPSHR.