La cavitación de la válvula de control es un fenómeno que puede afectar severamente la eficiencia y durabilidad de diversos sistemas industriales. En este artículo, te explicamos qué es exactamente la cavitación y cómo se produce en las válvulas de control, así como sus consecuencias y posibles soluciones. Si quieres mantener tus equipos en óptimas condiciones de funcionamiento, ¡no te pierdas esta información vital!
Cavitación de la válvula de control es la creación rápida y posterior colapso de burbujas de aire en un fluido.
Cuando la presión interna en una tubería que transporta agua comienza a caer por debajo de la presión atmosférica, se desarrolla un vacío. Con caídas de presión, el vacío aumenta, aunque el agua permanece líquida. Es a partir de cierto valor de vacío cuando el agua cambia de estado y se transforma en vapor.
Fenómeno de cavitación en válvula de control
Un líquido puede convertirse en vapor debido a dos circunstancias, ya sea porque su temperatura aumenta o porque su presión disminuye. En el caso del agua, y para una temperatura superior a 24ºC, se considera la temperatura media del agua en las bombas.
Cuando el agua se convierte en vapor, libera gases disueltos. Como resultado, este proceso forma las burbujas llamadas cavidades. Por lo tanto, el fenómeno de las burbujas que viajan con la corriente líquida y, nuevamente, ganando presión aguas abajo, explota con violencia. Este fenómeno se llama cavitación.
Si, por ejemplo, una válvula de control en una tubería funciona con una abertura pequeña y un caudal elevado, provoca una gran pérdida de presión debido a la fricción de la corriente de líquido con el obturador de la válvula. Al mismo tiempo, se produce un notable aumento de la velocidad del fluido, consecuencia directa de la disminución del área de paso ya que:
Donde “Q” es el flujo a través de la constricción, “A” es su sección transversal y “V” es la velocidad del fluido. De acuerdo con la efecto venturila velocidad del fluido aumenta al disminuir el área de la sección.
Q = VA
Este aumento de velocidad trae consigo una disminución de la presión. Si esta presión cae por debajo de la presión de vapor del fluido, se crean burbujas de vapor y luego ocurre la cavitación.
Estos burbujas de vapor viajan con la corriente a zonas donde la presión vuelve a aumentar porque la sección se hace más grande. Esto realmente ocurre en un espacio muy pequeño. Provocando así su violenta implosión de ellos. Si las burbujas explotan cerca del diafragma o de las paredes de la válvula o de la tubería, pueden causar daños importantes. Al mismo tiempo también genera ruido y vibraciones en la instalación.
Velocidad y caída de presión en la válvula de control
En el siguiente diagramapodemos visualizar el aumento de la velocidad y la caída de presión.
Claramente, el tema de cavitación no tiene importancia cuando se trata de abrir y cerrar válvulas. No habrá ningún problema con la cavitación siempre que valvulemos y cerremos completamente la válvula. Sin embargo, puede convertirse en un tema básico a la hora de válvulas reguladoras. La cavitación en las válvulas de control es evidente si trabajan con reducciones de alta presión y caudales elevados.
Los fabricantes de válvulas suelen dar información detallada sobre los riesgos de cavitación según las condiciones de uso de la válvula. Teniendo en cuenta la diferencia de presión aguas arriba y aguas abajo, la zona de daño por cavitación es proporcionada por el fabricante.
Emisión de ruido
Cuando una válvula de control trabaja en condiciones de cavitación, la emisión de ruido aumenta considerablemente. El aumento del ruido depende de la caída de presión y del diseño de la válvula.
Funcionamiento bajo el efecto de la cavitación
Si la cavitación es inevitable, lo que se puede hacer es tomar medidas que ayuden a reducir el desgaste (por ejemplo, apretar el asiento y el tapón cónico del válvulas de globo o reducir el diámetro del asiento). Por otro lado, como el daño causado es el efecto inmediato de la implosión de las burbujas dentro de la válvula, también será razonable separar la zona de cavitación de la válvula de control.
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