La cavitación es un proceso físico que ocurre dentro líquidos, como el agua, y se produce cuando algún medio (generalmente agua) que se encuentra a temperatura límite de ebullición, se somete a una reducción significativa de presión, es decir, se vacía.
Dicho vacío provoca que el líquido desarrolle fenómenos como la foaming, la nucleación, el límite de burbujeo y la cavitación. En la cavitación, el líquido es descompresionado a tal grado, que provoca la burbujeo de vapor en un rango muy restricto de presión. Esta presión de burbujeo es la presión en la que ocurren fenómenos dentro de las burbujas, como la cavitación y la nucleación.
Consecuentemente, la presión del burbujeo es conocida como `punto crítico de nucleación`.
La cavitación es un fenómeno depresivo del fluido que se produce a partir de la formación, crecimiento, colapsamiento y destrucción de pequeñas burbujas. Durante el proceso de cavitación, el líquido descompresado se verá afectado por una gran cantidad de energía cinética, que puede alcanzar temperaturas tan altas como varios cientos de grados Kelvin. Esta energía cinética se libera al colapsar la burbuja y se dispersa a través del fluido formando insectos de ondas. Cuando una burbuja se colapsa, la cavitación se libera en forma de una onda de shock, ya que los fluidos no pueden soportar presiones tan bajas y cavitación. Una vez que la onda de choque se ha propagado a través del líquido, se forma un pozo de presión negativa en el lugar de la burbuja, en donde se dispersa la energía.
Además de la generación de calor y energía cinética, la cavitación también se usa para generar microjet turbulentos. Estos microjets, también conocidos como `topeteo` o `rocketeado`, son altamente energéticos y se usan para realizar mezclas, procesos de medición, limpieza y producción de fluidos. Los mecanismos básicos de la cavitación se pueden explicar mediante la teoría de los estados límite. Según esta teoría, el límite de burbujeo se refiere a la presión más baja en la que se generan burbujas dentro de un líquido. En términos más simples, se refiere a la combinación de temperatura de ebullición y presión en la que se generan burbujas.
Una vez que se alcanza este límite, una burbuja se condensará hacia la presión atmosférica.
Esta condensación desencadena el colapso de la burbuja, lo que a su vez generaría las características ondas de choque. La cavitación se utiliza ampliamente en agricultura, industria alimenticia y química, y en muchas industrias navales, como el transporte marítimo. También se utiliza para controlar los flujos de agua y reducir la energía de las ondas en el diseño de embarcaciones. La cavitación ha sido identificada como una de las principales fuentes de ruido y vibración, algunas veces desagradables, en el diseño naval. Entre los principales beneficios de la cavitación se incluyen el mejoramiento de la producción, la provisión de entornos seguros y una mayor eficiencia energética. Por ejemplo, la cavitación se usa para mejorar la absorción de líquidos y para mejorar la producción de gas. Además, esta tecnología se usa para eliminar los insumos químicos en diferentes entornos, como por ejemplo en los procesos de producción de alimentos. Otra aplicación prometedora de la cavitación es el uso de dispositivos para generar microjet turbulentos, el cual promete desarrollar una nueva generación de sistemas interfacials. En conclusión, la cavitación es un proceso complejo en el que se genera energía cinética, también conocida como topeteo, a partir de la formación, crecimiento, colapsamiento y destrucción de burbujas. Esta energía se utiliza en la agricultura, la industria alimenticia, la química y el transporte marítimo para propósitos como mezclar fluidos, realizar procesos de medición, limpieza y producción de fluidos. La cavitación también se usa para disminuir el ruido y la vibración en los diseños navales, así como para mejorar la producción y la absorción de líquidos, y para reducir el uso de insumos químicos en la producción de alimentos.
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