Guía de diagnóstico: cavitación de la bomba hidráulica: solución de problemas

1. Descripción del problema y ámbito de aplicación.

La cavitación de una bomba hidráulica es un mal funcionamiento crítico que se acompaña de la formación y posterior destrucción de burbujas de vapor en el flujo de fluido hidráulico. Este fenómeno ocurre cuando la presión en ciertas áreas de la bomba (generalmente la entrada) cae por debajo de la presión de vapor saturado del líquido. El colapso de estas burbujas genera ondas de choque localizadas de alta intensidad que causan daños importantes a las superficies internas de la bomba y otros componentes del sistema hidráulico.

Síntomas de cavitación:

• Ruido: Un sonido característico que recuerda al crujido de la grava, al chirrido del metal o al traqueteo dentro de la bomba.
• Vibración: Aumento de la vibración de la carcasa de la bomba y de las tuberías adyacentes.
• Disminución del rendimiento: Caída de presión y caudal del líquido suministrado por la bomba, disminución de la eficiencia del sistema.
• Sobrecalentamiento: Aumento local de la temperatura del líquido y de los componentes de la bomba.
• Daños por erosión: Picaduras, baches, erosión del metal en las superficies de trabajo de los impulsores, engranajes, pistones y carcasa de la bomba.

Este manual se aplica a todos los tipos de bombas hidráulicas utilizadas en la industria (de engranajes, de paletas, de pistón) y está diseñado para identificar y eliminar sistemáticamente las causas fundamentales de la cavitación.

Clasificación de gravedad:

• Crítico: Rápida progresión de los daños, riesgo de fallo repentino de la bomba y parada de la producción. Requiere intervención inmediata.
• Significativo: Disminución notable de la eficiencia, aumento de ruido y vibración, desgaste acelerado. Requiere planificación de trabajos de reparación.
• Menor: Síntomas iniciales (ruido intermitente, ligera vibración) que indican un problema potencial. Necesita seguimiento y diagnóstico.

2. Precauciones

¡ADVERTENCIA! Antes de iniciar cualquier trabajo de diagnóstico o reparación en equipos hidráulicos, siga estrictamente las reglas de seguridad:

• BLOQUEO/ETIQUETADO (LOTO): Asegúrese siempre de una completa desenergización y bloqueo/etiquetado de las fuentes de energía (eléctricas, hidráulicas, neumáticas) para evitar el arranque accidental del equipo.
• ALIVIO DE LA PRESIÓN RESIDUAL: Asegúrese de que se alivie toda la presión del sistema hidráulico antes de desmontar cualquier componente. El fluido hidráulico presurizado puede causar lesiones graves.
• EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (EPP): Utilice el EPP adecuado: gafas/escudos de seguridad, guantes, ropa de trabajo, calzado de seguridad. El fluido hidráulico caliente puede provocar quemaduras y el fluido presurizado puede provocar heridas punzantes.
• SUPERFICIES DE ALTA TEMPERATURA: Tenga cuidado ya que algunos componentes del sistema hidráulico pueden estar calientes durante o después de la operación.

3. Herramientas de diagnóstico necesarias

4. Lista de verificación de evaluación inicial

Antes de iniciar un diagnóstico detallado, siga los siguientes pasos para recopilar información y minimizar el tiempo de inactividad:

5. Flujo sistemático de diagnósticos.

El diagnóstico de cavitación comienza con la observación de los síntomas y la posterior exclusión secuencial de posibles causas:

1. ¿Hay un ruido característico (crujidos, chirridos) y/o vibración de la bomba?
   
   • SÍ: Continúe con el diagnóstico.
   • NO: El problema probablemente no esté relacionado con la cavitación. Consulte otros manuales de diagnóstico del sistema hidráulico.
2. Compruebe el nivel de líquido hidráulico en el tanque.
   
   • SI el nivel está por debajo de la marca MIN:
     
     1. Causa raíz: Nivel bajo de líquido.
     2. Acción: Rellene con fluido hidráulico del tipo y clase de pureza adecuados (p. ej. ISO VG 46, clase de pureza NAS 6-8).
     3. Compruebe: Inicie el sistema y evalúe si hay síntomas de cavitación.
   • El nivel IF es normal: Continuar.
3. Comprobación de la temperatura del fluido hidráulico.
   
   • Mida la temperatura con un termómetro infrarrojo.
   • Si la temperatura es mucho más baja de lo recomendado (<20 °C):
     
     1. Causa principal: Viscosidad del líquido demasiado alta.
     2. Acción: Utilice un sistema de calentamiento de fluidos o deje que el sistema se caliente. Considere utilizar un fluido con un índice de viscosidad más bajo para condiciones frías (según ISO 3448).
     3. Verificar: Inicie el sistema después del calentamiento y evalúe los síntomas.
   • Si la temperatura es mucho más alta de lo recomendado (>70 °C):
     
     1. Causa principal: Viscosidad del fluido demasiado baja/sobrecalentamiento del sistema.
     2. Acción: Compruebe la eficiencia del sistema de refrigeración. Considere utilizar un fluido de mayor viscosidad o índice de enfriamiento.
     3. Verificar: Inicie el sistema después de que la temperatura se estabilice.
   • SI la temperatura es normal (40-60°C): Continuar.
4. Mida la presión/vacío de entrada de la bomba.
   
   • Conecte un manómetro/vacío a un punto de prueba en la línea de entrada lo más cerca posible de la bomba.
   • SI el vacío supera los valores permitidos (< -0,4 bar):
     
     1. Causas probables: Restricciones en la entrada o aspiración de aire.
     2. Proceda a comprobar las restricciones.
   • SI la presión es normal (0 ... -0,3 bar):
     
     1. Causa principal: Cavitación improbable a través de la línea de admisión. Considere daños internos a la bomba u otros factores (como pulsos de presión).
5. Diagnostica restricciones en la línea de entrada.
   
   • Inspección visual: Revise el filtro/colador de entrada para detectar obstrucciones (polvo, suciedad, depósitos).
   • Filtro IF obstruido:
     
     1. Causa raíz: Filtro de entrada obstruido.
     2. Acción: Limpiar o sustituir el filtro.
     3. Comprobación: Arrancar el sistema, comprobar la presión de admisión y la presencia de ruido.
   • Inspección visual: Compruebe el tubo de admisión en busca de torceduras, deformaciones, longitud excesiva o diámetro incorrecto.
   • SI se detectan deformaciones/doblaciones:
     
     1. Causa raíz: Restricción mecánica de la línea de admisión.
     2. Acción: Reemplace o repare la tubería, verifique que fluya libremente.
     3. Comprobación: Arrancar el sistema, comprobar la presión de admisión y la presencia de ruido.
6. Diagnóstico de succión de aire.
   
   • Utilice un estetoscopio de mecánico o un detector ultrasónico para escuchar todas las conexiones, sellos y juntas en la línea de entrada (desde el tanque hasta la bomba).
   • Método de agua con jabón: aplique una solución jabonosa a las conexiones sospechosas y observe si hay burbujas mientras el sistema funciona.
   • SI se detecta entrada de aire:
     
     1. Causa raíz: Fuga en la línea de entrada.
     2. Acción: Apriete las conexiones, reemplace los sellos, mangueras o bridas dañadas.
     3. Verificar: Vuelva a verificar si hay fugas, inicie el sistema y evalúe los síntomas.

6. Matriz de averías y causas.

7. Análisis de causa raíz de cada mal funcionamiento

7.1. Bajo nivel de fluido hidráulico en el tanque.

Por qué sucede esto: Un volumen insuficiente de líquido en el tanque hace que la bomba comience a aspirar aire junto con el líquido. Esto puede deberse a fugas en el sistema, llenado insuficiente de líquido durante el servicio o evaporación del líquido a altas temperaturas. A medida que cae el nivel del líquido, la inmersión de la línea de succión se vuelve insuficiente y la película superficial del líquido se rompe, permitiendo que entre aire a la bomba.

Cómo confirmar: Inspección visual del indicador de nivel de líquido en el tanque hidráulico. El nivel debe estar entre las marcas MIN y MAX cuando el sistema está apagado y enfriado (según DSTU EN ISO 4413).

Qué daño causa:

• Desgaste acelerado de la bomba debido a golpes hidráulicos y erosión de componentes internos.
• Formación de espuma en el fluido hidráulico, lo que provoca su oxidación y deterioro de las propiedades lubricantes.
• Sobrecalentamiento del sistema debido a una disminución de la capacidad de intercambio de calor del líquido.
• Posible falla de la bomba.

7.2. Obstrucción del filtro/malla de entrada

Por qué sucede esto: Los filtros o mallas de entrada están diseñados para proteger la bomba de partículas mecánicas grandes. Con el tiempo, pueden obstruirse con depósitos, suciedad o productos de desgaste. Un filtro obstruido crea una importante resistencia hidráulica al flujo de líquido, lo que provoca una caída de la presión en la entrada de la bomba por debajo del nivel permitido, provocando cavitación.

Cómo confirmar:

• Mida el vacío en la línea de entrada de la bomba: un valor < -0,4 bar indica una resistencia excesiva.
• Inspección visual del filtro de admisión después del desmontaje.

Qué daño causa:

• Aumento de la rarefacción en la entrada, lo que provoca directamente la cavitación.
• Deterioro del llenado de la bomba, reducción de su productividad y eficiencia.
• Desgaste acelerado de las piezas internas de la bomba.

7.3. Succión de aire en la línea de admisión.

Por qué sucede esto: Las conexiones con fugas, grietas en mangueras o tuberías, sellos dañados o sellos del eje de la bomba defectuosos pueden permitir que entre aire atmosférico en la línea de succión. Las burbujas de aire que entran en la bomba se comportan de manera similar a las burbujas de cavitación, provocando ruido, vibración y daños.

Cómo confirmar:

• Utilizar un estetoscopio mecánico o un detector de ultrasonido para detectar silbidos en las articulaciones.
• Aplicar una solución jabonosa en áreas potencialmente con fugas de la línea de entrada mientras el sistema está funcionando; la formación de burbujas confirmará la succión de aire.
• Inspección visual del líquido en el tanque: presencia de espuma importante.

Qué daño causa:

• Daños en la bomba similares a la cavitación debido a la compresión y expansión de las burbujas de aire.
• Formación de espuma en el fluido hidráulico, lo que provoca su degradación y oxidación.
• Reducción de la rigidez del sistema hidráulico, funcionamiento impreciso de los mecanismos ejecutivos.

7.4. Viscosidad incorrecta del fluido hidráulico.

Por qué sucede esto: La viscosidad del fluido hidráulico es un parámetro de importancia crítica. Si la viscosidad es demasiado alta (por ejemplo, a bajas temperaturas), el líquido no puede llenar la cavidad de succión de la bomba con la suficiente rapidez, lo que genera rarefacción y cavitación. Si la viscosidad es demasiado baja (por ejemplo, con un sobrecalentamiento excesivo), el fluido no proporciona suficiente lubricación y puede formar burbujas de vapor más fácilmente que con una viscosidad óptima.

Cómo confirmar:

• Medición de la temperatura real del líquido en el sistema.
• Medición de la viscosidad cinemática de un líquido mediante un viscosímetro portátil o análisis de laboratorio.
• Comparación de los valores obtenidos con los recomendados por el fabricante de la bomba y del fluido hidráulico (según ISO VG y DSTU EN ISO 3448).

Qué daño causa:

• Con alta viscosidad: sobrecarga del accionamiento de la bomba, cavitación, productividad reducida.
• A baja viscosidad: lubricación insuficiente, aumento del desgaste, sobrecalentamiento, eficiencia reducida, posibilidad de formación de burbujas de vapor.

8. Procedimientos de solución de problemas paso a paso

8.1. Ajuste del nivel del líquido hidráulico

1. Seguridad: Realice el procedimiento de BLOQUEO/ETIQUETADO (LOTO) y despresurice el sistema.
2. Comprobación del nivel: Mire el indicador de nivel en el tanque hidráulico.
3. Relleno de líquido: Rellene con líquido hidráulico que cumpla con las especificaciones del fabricante de la bomba (por ejemplo, DIN 51524 HLP 46, clase de limpieza no peor que NAS 7 según ISO 4406). Utilice un carro de filtro para evitar contaminación adicional. Lleve el nivel a la marca MAX superior.
4. Importante: No llene demasiado el tanque para evitar la formación de espuma.
5. Inicio y prueba: Inicie el sistema, déjelo funcionar durante unos minutos sin carga y luego bajo carga. Comprobar la ausencia de ruidos y vibraciones, así como la estabilidad del nivel del líquido.

8.2. Limpieza/reemplazo del filtro/malla de admisión

1. Seguridad: Realice LOTO y despresurice.
2. Acceso al filtro: Ubique el filtro o colador de entrada (generalmente dentro del tanque, al final de la línea de succión).
3. Desmontaje: Desmontar con cuidado el filtro. Esté preparado para drenar una pequeña cantidad de líquido.
4. Evaluación del estado: Evalúe visualmente el grado de contaminación del filtro.
5. Limpieza/Reemplazo:
• Limpieza: Si el filtro es reutilizable (malla), lavarlo minuciosamente con un disolvente adecuado y soplar con aire comprimido. Asegúrese de eliminar toda la suciedad.
• Reemplazo: Si el filtro es desechable o está dañado, reemplácelo por un elemento nuevo que cumpla con las especificaciones originales (tamaño, material, tamaño nominal de filtración, por ejemplo, 125 µm).
6. Montaje: Instale un filtro limpio o nuevo, asegurándose de que todos los sellos estén en la posición correcta. Apriete la conexión al par recomendado (según DSTU EN ISO 4759-1).
7. Puesta en marcha y verificación: Arranque el sistema, verifique el apriete de las conexiones, controle la presión de entrada (debe estar en el rango 0 ... -0,2 bar) y la ausencia de síntomas de cavitación.

8.3. Eliminación de la succión de aire.

1. Seguridad: Realice LOTO y despresurice.
2. Inspección visual: Inspeccione cuidadosamente toda la línea de succión desde el tanque hidráulico hasta la bomba: mangueras (en busca de grietas, abrasiones, torceduras), tuberías metálicas, conexiones bridadas y roscadas, sellos del eje de la bomba, cubiertas de filtros.
3. Prueba de agua con jabón: Aplique una solución jabonosa en las articulaciones sospechosas. Haga funcionar el sistema (brevemente si es necesario) y observe si hay burbujas que indiquen succión de aire.
4. Acciones correctivas:
• Conexiones sueltas: Apriete las conexiones roscadas o bridadas con los pares recomendados.
• Sellos/juntas dañadas: Reemplácelas por otras nuevas fabricadas con un material adecuado (por ejemplo, NBR para aceites hidráulicos de base mineral).
• Mangueras/tuberías dañadas: Reemplace las mangueras/tuberías deformadas, agrietadas o deshilachadas. Asegúrese de que la tubería nueva tenga el diámetro correcto y el número mínimo de curvaturas.
5. Verificar: Después de solucionar el problema, vuelva a verificar el apriete de las conexiones. Poner en marcha el sistema y controlar la ausencia de ruidos, vibraciones y formación de espuma del líquido.

8.4. Ajuste de la viscosidad del fluido hidráulico.

1. Comprobación de temperatura: Utilice un termómetro infrarrojo para medir la temperatura del fluido en el tanque y en la entrada de la bomba. El rango de temperatura óptimo suele ser de 40 a 60 °C.
2. Si la temperatura es demasiado baja (<20°C):
   
   • Motivo: Alta viscosidad del líquido, lo que dificulta su flujo.
   • Acción: Utilice el calentador de fluido original (si está disponible) o permita que el sistema se caliente sin carga. Considere reemplazar el fluido por uno que tenga un índice de viscosidad más bajo o mejores características de baja temperatura, según DSTU EN ISO 3448.
3. Si la temperatura es demasiado alta (>70°C):
   
   • Motivo: Baja viscosidad del líquido, riesgo de formación de burbujas de vapor y deterioro de la lubricación. Compruebe el sistema de refrigeración (radiadores, ventiladores).
   • Acción: Restaurar la eficiencia del sistema de refrigeración. Si el fluido se ha degradado por sobrecalentamiento (análisis de laboratorio), sustituirlo por uno nuevo que cumpla con los requisitos del fabricante. Considere utilizar un fluido con índice de viscosidad más alto para aplicaciones de alta temperatura.
4. Arranque y verificación: Después de la estabilización de la temperatura y/o el reemplazo del líquido, inicie el sistema y verifique si hay síntomas de cavitación.

9. Medidas preventivas

10. Repuestos y componentes

Para una resolución rápida y eficaz de los problemas de cavitación, se recomienda tener siempre en stock los siguientes repuestos:

Puede solicitar todos los componentes y fluidos necesarios en el catálogo UNITEC-D: www.unitecd.com/e-catalog/

11. Enlaces

• DSTU EN ISO 4406: Hidráulica de fluidos. Codificación del nivel de contaminación por partículas sólidas.
• DSTU EN ISO 4413: Sistemas hidráulicos. Normas y requisitos generales de seguridad para sistemas y sus componentes.
• DSTU EN ISO 3448: Lubricantes, aceites industriales y productos afines. Clasificación de viscosidad (ISO VG).
• DSTU ISO 6789-1: Herramienta de montaje para conexiones roscadas. Herramienta dinamométrica manual. Parte 1: Requisitos y métodos de prueba para el cumplimiento estructural, verificación del cumplimiento y recalibración.
• Manuales de operación y mantenimiento de fabricantes de bombas hidráulicas (por ejemplo, Bosch Rexroth, Eaton, Parker).
• Manuales internos de UNITEC-D: “Fundamentos de mantenimiento de sistemas hidráulicos”, “Análisis de fluidos hidráulicos”.