Principios básicos de las pérdidas por fricción y la cavitación

Cada vez que bombeas agua por tuberías a gran velocidad, existe el riesgo de pérdidas por fricción y de cavitación.

En este módulo, conocerás la importancia de estos fenómenos. Explicaremos cómo las pérdidas por fricción pueden reducir la eficiencia, cómo la cavitación puede dañar las tuberías y las bombas, y, lo que es aún más importante, cómo minimizar ambos problemas.

Empecemos por las pérdidas por fricción. En síntesis, las pérdidas por fricción indican la pérdida de presión de un líquido provocada por el contacto entre el líquido en movimiento y el soporte físico por el que circula.

El transporte de agua en un sistema de bombeo de agua genera fricción con las superficies en contacto con el agua. En última instancia, esto produce una pérdida de energía y presión, lo que reduce la eficiencia en todo el sistema.

Ninguna parte de tu sistema está a salvo de las pérdidas por fricción, ya que se producen en las tuberías, los codos y las válvulas. Pero ¿cómo puedes calcular las pérdidas por fricción de tu sistema?

Dependen de una serie de parámetros, entre los que se incluyen los siguientes: el caudal del sistema, la viscosidad del líquido, el diámetro y la longitud de la tubería (cuanto más pequeña y corta sea la tubería, mayor será la viscosidad y, por tanto, mayores serán las pérdidas por fricción) y, por último, la superficie de las tuberías.

Si, por ejemplo, las paredes de las tuberías son lisas, será más fácil bombear agua por ellas y las pérdidas por fricción serán menores. Así pues, las pérdidas por fricción pueden determinarse a partir de la velocidad de bombeo del agua y el tamaño de la tubería.

Para reducir las pérdidas por fricción, se pueden hacer dos cosas:

1) reducir el caudal, y
2), aumentar el tamaño de la tubería.

Cuanto mayor sea la tubería, mayores serán los costes iniciales del sistema, pero, por otro lado, disminuirán los costes totales asociados al ciclo de vida, lo que hace que sea una solución sensata a largo plazo.

Los fabricantes suelen disponer de las pérdidas por fricción de tuberías, codos, uniones en T y muchos otros componentes. Ahora, pasaremos a hablar de la cavitación.

La cavitación puede definirse como la formación y el colapso repentinos de burbujas de aire en el agua producidas por la ebullición del agua. En condiciones normales, el agua hierve a 100 °C. A esta temperatura, el agua se convierte en vapor.

Pero, si la presión del sistema cae, también lo hará el punto de ebullición. Por ejemplo, si la presión en una zona baja a 0,1 bar, el agua de esa zona entrará en ebullición a 45 °C, y no a 100 °C.

En cuanto la presión en esas zonas sobrepase de nuevo los puntos de ebullición locales, las moléculas vaporizadas implosionarán y volverán al estado líquido. Esto se conoce como cavitación. Suele ser un fenómeno audible, ya que las implosiones generan un fuerte ruido dentro de las tuberías.

La cavitación es uno de los problemas más comunes en cualquier red de tuberías en la que se bombee agua, y es uno de los principales causantes de daños en las bombas y las tuberías.

Por suerte, hay algunas formas de reducir el riesgo de cavitación.

Asegúrate de hacer siempre lo siguiente: bajar la entrada de la bomba y aumentar la presión de entrada, reducir las pérdidas por fricción en la tubería de aspiración, reducir el caudal de la bomba y aumentar la altura de la lámina de agua.

Aquí concluye nuestro módulo de formación sobre pérdidas por fricción y cavitación. Gracias por ver este vídeo.