Un ruido parecido a grava dentro de la bomba, vibraciones que aparecen sin aviso o una caída inexplicable del caudal suelen tener un origen común: el líquido está formando burbujas de vapor en una zona de presión demasiado baja. En este artículo explico cómo se produce la cavitación en bombas, qué papel desempeña el NPSH, cómo distinguirla de la entrada de aire y qué medidas aplicar para evitar daños costosos.
La cavitación se previene controlando la presión de aspiración
- NPSHa superior al NPSHr significa que la instalación aporta suficiente presión en la aspiración.
- Las burbujas de vapor colapsan al recuperar presión y pueden erosionar el rodete, los cierres y los rodamientos.
- Los síntomas más habituales son ruido de grava, vibración, caudal irregular y pérdida de rendimiento.
- Un filtro obstruido, una tubería de aspiración estrecha o una temperatura elevada pueden desencadenar el problema.
- No se debe estrangular la aspiración para corregirlo. La revisión debe empezar por el circuito de entrada y las condiciones reales de trabajo.
Qué ocurre dentro de una bomba cuando aparece cavitación
La cavitación comienza cuando la presión local del líquido cae por debajo de su presión de vapor. En ese punto el líquido se vaporiza parcialmente, aunque su temperatura no haya alcanzado el punto de ebullición habitual a presión atmosférica. Por eso una bomba puede cavitar con agua a temperatura ambiente si la presión en la aspiración es insuficiente.
Las burbujas suelen aparecer cerca del ojo del rodete, que es la zona de entrada del impulsor en una bomba centrífuga. Cuando avanzan hacia regiones de mayor presión, implosionan con gran rapidez. El colapso genera ondas de presión que golpean las superficies metálicas y producen pequeños cráteres conocidos como picaduras o pitting.
En inglés, este fenómeno se conoce como pump cavitation. En español hablamos de cavitación de la bomba o cavitación hidráulica. No debe confundirse automáticamente con la entrada de aire: el aire atrapado también causa ruido y vibración, pero no se comporta exactamente igual ni produce siempre el mismo tipo de daño.
La situación es especialmente delicada en bombas centrífugas, aunque también puede afectar a bombas de desplazamiento positivo cuando la aspiración no permite llenar correctamente las cámaras de bombeo. En mi experiencia, buscar primero la relación entre presión, temperatura y caudal suele ser más eficaz que empezar desmontando la bomba.
Por qué aparece y qué relación tiene con el NPSH
El NPSH, o altura neta positiva de aspiración, expresa la presión disponible por encima de la presión de vapor del fluido. Hay dos valores que deben separarse con claridad. El NPSHa es el disponible en la instalación, mientras que el NPSHr es el requerido por la bomba para trabajar a un caudal determinado.
La regla básica es sencilla:
NPSHa > NPSHr + margen de seguridad
Si el NPSHa cae por debajo del NPSHr, la presión en el interior de la bomba puede ser insuficiente y empiezan a formarse burbujas. El NPSHr aparece en la curva del fabricante y cambia con el caudal. Normalmente aumenta cuando la bomba trabaja muy lejos de su punto de mejor rendimiento o BEP, que es la zona donde opera con mayor estabilidad hidráulica.
Factores que reducen el NPSH disponible
- Depósito demasiado bajo respecto a la bomba, lo que obliga a trabajar con una aspiración elevada.
- Filtro, válvula o colador obstruido en la línea de entrada.
- Tubería de aspiración demasiado larga, estrecha o con demasiados codos.
- Válvula de aspiración parcialmente cerrada o con apertura insuficiente.
- Temperatura elevada del fluido, porque aumenta su presión de vapor.
- Altitud elevada, donde la presión atmosférica es menor.
- Velocidad de giro excesiva o funcionamiento con un caudal superior al previsto.
- Entrada de aire por una junta, brida, prensaestopas o conexión mal sellada.
La temperatura merece atención especial. Para agua a unos 30 °C, la presión de vapor equivale aproximadamente a 0,43 metros de columna de agua. A medida que la temperatura sube, esa reserva disminuye y la instalación queda más cerca de la vaporización. Por eso una bomba que funciona correctamente en invierno puede cavitar durante una operación con agua caliente.
El margen no debe elegirse como una cifra universal. Algunas instalaciones trabajan con márgenes de 0,5 a 1,5 metros, pero el valor adecuado depende del fluido, la precisión de los datos, las variaciones de nivel y el criterio del fabricante. El NPSHr indicado en la curva tampoco debería tratarse como una frontera cómoda, porque suele estar asociado al inicio de una pérdida de altura, no a una operación completamente libre de daños.
Cómo reconocer la cavitación antes de que rompa la bomba
El sonido típico se parece a un traqueteo, un chasquido o grava circulando por la carcasa. Puede aparecer de forma intermitente y variar con el caudal. Si se mantiene durante horas, la vibración somete a los componentes a esfuerzos que no siempre se detectan a simple vista al principio.
| Señal observada | Qué puede indicar | Comprobación recomendada |
|---|---|---|
| Ruido de golpes o grava | Cavitación o presencia de gas | Comparar presión de aspiración, nivel y temperatura |
| Vibración creciente | Colapso de burbujas, desalineación o desgaste | Medir vibración y revisar el punto de funcionamiento |
| Caudal irregular | Aspiración restringida o entrada de aire | Inspeccionar filtros, válvulas, juntas y tuberías |
| Menor presión de descarga | Pérdida de rendimiento hidráulico | Comparar con la curva de la bomba |
| Picaduras en el rodete | Daño por implosión repetida | Examinar rodete, difusor y anillos de desgaste |
El daño suele concentrarse en el borde de entrada del rodete y puede extenderse a difusores, anillos de desgaste, cierres mecánicos y rodamientos. Una erosión localizada con aspecto de pequeños cráteres apunta más a cavitación que a un desgaste uniforme por abrasión.
Hay una confusión frecuente: ruido no significa siempre cavitación. Un vórtice en el depósito, una tubería que aspira aire, una mala alineación, un rodamiento deteriorado o una válvula defectuosa pueden producir síntomas parecidos. Por eso conviene medir y no diagnosticar únicamente por el oído.
Qué hacer cuando la bomba ya está cavitando
La primera medida es reducir la severidad de la condición sin crear otro problema. Si el proceso lo permite, se puede reducir temporalmente el caudal mediante la válvula de descarga, porque una bomba que mueve menos caudal suele requerir menos NPSH. No conviene cerrar por completo la descarga ni mantener la bomba mucho tiempo por debajo del caudal mínimo necesario para refrigerar y lubricar sus componentes.
Nunca empezaría cerrando la válvula de aspiración. Esa maniobra aumenta las pérdidas de entrada y puede empeorar la cavitación en pocos segundos. También evitaría mantener la bomba funcionando en seco, ya que el deterioro del cierre mecánico puede ser rápido y añadir una fuga al problema hidráulico.
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Secuencia práctica de diagnóstico
- Detener la bomba si el ruido y la vibración son intensos o aumentan rápidamente.
- Comprobar el nivel del depósito y confirmar que la válvula de aspiración está completamente abierta.
- Limpiar el filtro, colador o separador instalado antes de la bomba.
- Revisar juntas, bridas y conexiones en busca de entradas de aire.
- Medir la presión de aspiración, la presión de descarga, el caudal y la temperatura real.
- Comparar el punto de trabajo con la curva del fabricante y revisar el NPSHr correspondiente.
- Inspeccionar el rodete y los anillos de desgaste si la condición se ha mantenido durante un periodo prolongado.
Si el circuito está limpio y el nivel es correcto, el siguiente sospechoso suele ser el diseño de la aspiración. Una tubería aparentemente suficiente puede generar pérdidas importantes si combina diámetro reducido, mucha longitud y varios codos próximos a la brida de entrada. En ese caso, cambiar la bomba sin corregir la tubería solo traslada el problema.
Cómo prevenirla desde el diseño y el mantenimiento
La prevención empieza antes de comprar la bomba. Hay que calcular el NPSHa con las condiciones más desfavorables, no solo con el nivel medio del depósito. El cálculo debe incluir la presión atmosférica o del depósito, la diferencia de altura, las pérdidas por fricción, la velocidad del fluido y su presión de vapor a la temperatura máxima prevista.
Una aspiración corta y recta ayuda mucho, pero no existe una longitud mínima universal que resuelva todos los casos. Mi criterio es priorizar un diámetro generoso, pocas restricciones y una entrada bien inundada. También conviene evitar reducciones bruscas y colocar los codos de manera que el flujo llegue al rodete lo más uniforme posible.
- Situar la bomba por debajo del nivel mínimo del depósito cuando el proceso lo permita.
- Elegir la bomba para trabajar cerca de su punto de mejor rendimiento.
- Dejar un margen real entre NPSHa y NPSHr, validado por el fabricante.
- Mantener limpios los filtros y registrar la pérdida de presión que generan.
- Controlar la temperatura del líquido y revisar cualquier cambio de proceso.
- Limitar la velocidad o el caudal cuando la instalación tenga poca presión disponible.
- Instalar sensores de presión y vibración en equipos críticos.
En sistemas exigentes puede ser razonable usar una bomba de bajo NPSHr, un inductor en la aspiración del rodete o un depósito de alimentación presurizado. Son soluciones útiles, pero no sustituyen un cálculo correcto. Si la causa real es una válvula cerrada, una obstrucción o una fuga de aire, añadir tecnología solo encarece la instalación.
El mantenimiento preventivo debe observar tendencias, no solo valores aislados. Un aumento gradual de vibración, una caída de presión de descarga o una mayor diferencia de presión en el filtro pueden avisar del problema antes de que aparezcan daños visibles. Registrar caudal, temperatura, presiones y horas de funcionamiento convierte una avería difícil de explicar en una desviación medible.
La decisión que más protege a la bomba
La cavitación no se corrige cambiando piezas a ciegas. Primero hay que confirmar si la instalación entrega suficiente NPSH para las condiciones reales de trabajo, especialmente con el depósito bajo, el fluido caliente o el caudal máximo.
Cuando el ruido aparece, actuar pronto suele ser mucho más barato que reparar un rodete erosionado y sus componentes asociados. Una aspiración bien dimensionada, filtros limpios, un margen de seguridad razonable y una vigilancia básica de presión y vibración forman una defensa sencilla, pero muy eficaz, frente a uno de los fallos hidráulicos más destructivos.
