Proceso en un líquido en movimiento en el que reducciones locales de presión hasta alcanzar o bajar la presión de vapor del líquido provocan la nucleación, crecimiento y colapso violento de cavidades de vapor (burbujas), generando esfuerzos cortantes intensos, ondas de choque y puntos calientes transitorios que modifican la transferencia de masa, el mezclado, las tasas de reacción química y pueden producir erosión de materiales.

Principio

Cuando la presión estática local inducida por el flujo cae por debajo de la presión de vapor, se produce vaporización; la posterior recuperación de presión causa el colapso de las burbujas y la concentración local de energía mecánica y térmica.

Demostración

Escenario ilustrativo: un líquido pasa por una constricción tipo Venturi. En el estrangulamiento la presión cae por debajo de la presión de vapor y se forman cavidades de vapor. Más adelante, la presión se recupera y las cavidades colapsan cerca de una pared metálica, provocando picaduras en la superficie y mezclado local intensificado en milisegundos.

Aplicación incorrecta

Considerar cualquier burbuja visible o liberación de gas como cavitación. El error es no distinguir cavidades de vapor formadas por presión local < presión de vapor de la exsolución de gases disueltos o de burbujas arrastradas, que tienen dinámicas y efectos de colapso distintos.

Consecuencia

Operativamente, la cavitación puede dañar componentes hidráulicos (erosión, vibración, ruido, reducción de eficiencia) y, si se controla, utilizarse para intensificar procesos (mejor transferencia de masa, emulsificación, aceleración de reacciones químicas).

Inversión

Si el fluido está cercano a su punto crítico, es compresible o contiene microburbujas introducidas intencionalmente (p. ej. cavitación acústica), difieren la dinámica de colapso y la concentración de energía; en flujos muy viscosos o a escalas muy pequeñas la cavitación puede suprimirse.

Límite

Dentro claramente: cavidades de vapor generadas por presión local de flujo por debajo de la presión de vapor y que colapsan en el líquido. Caso límite: burbujas nucleadas en una superficie rugosa donde compiten presión transitoria y tensión superficial. Fuera claramente: ebullición por calentamiento volumétrico o desgasificación de gases disueltos sin cambio de fase inducido por presión.

Tensión semántica

Control frente a explotación: hay que sopesar entre minimizar la cavitación para proteger equipos y provocarla deliberadamente para obtener beneficios de proceso; estas metas condicionan diseño y condiciones de operación.

Síntesis

La cavitación hidrodinámica es un fenómeno local de cambio de fase inducido por la corriente; su utilidad o dañinidad depende de la localización y de cómo se entrega la energía del colapso de las burbujas.