Juan Lauro Aguirre
La cavitación o aspiración en vacío es un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido debido al Principio de Bernoulli que establece que la energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes cuya suma es siempre constante:
- Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido.
- Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea.
- Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.
Por esta razón, cuando un fluido aumenta su velocidad bruscamente, igualmente disminuye su presión suponiendo que la energía potencial permanece constante.
Puede ocurrir que se llegue a alcanzar la presión de vapor del líquido de tal forma que las moléculas que lo componen cambian inmediatamente al estado gaseoso, formándose burbujas o, más correctamente, cavidades. Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presión e implotan (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, aplastándose bruscamente las burbujas, o sea que explotan hacia adentro como cuando se rompe un cinescopio de televisión) produciendo una estela de gas y un arranque de metal de la superficie en la que origina este fenómeno.
La implosión causa ondas de presión que viajan dentro del fluido. Estas pueden disiparse en la corriente del líquido o pueden chocar contra una superficie. Si la zona donde chocan las ondas de presión es la misma, el material tiende a debilitarse metalúrgicamente y se inicia una erosión que, además de dañar la superficie, provoca que ésta se convierta en una zona de mayor pérdida de presión y por ende de mayor foco de formación de burbujas de vapor. Si las burbujas se encuentran cerca o en contacto con una pared sólida cuando implosionan, las fuerzas ejercidas por el fluidob al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a presiones localizadas muy altas, ocasionando picaduras sobre la superficie sólida.
El fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones, dando la impresión de que se tratara de piedras o arena que golpean en las diferentes partes de la máquina.
Se puede presentar también cavitación en otros procesos como, por ejemplo, en hélices y bombas de barcos y aviones.
Este fenómeno también se puede presentar dentro de organismos biológicos e incluso se puede provocar para fines terapéuticos o estéticos utilizando ondas de ultrasonido de alta energía.
Estas ondas ultrasónicas con poder para realizar el fenómeno de cavitación, pasan a través de los tejidos biológicos provocando rupturas y separación de sus moléculas, formando microburbujas o cavidades, las cuales crecen progresivamente hasta llegar a un tamaño crítico, produciéndose el estallido de las mismas, y generando gran cantidad de energía térmica y de presión, que tiene como consecuencia la afectación de los diferentes componentes del tejido biológico.
Se suele llamar corrosión por cavitación al fenómeno por el que la cavitación arranca la capa de óxido que cubre el metal y lo protege, de tal forma que entre esta zona y la que permanece cubierta por óxido se forma un par galvánico en el que una de ellas se corroe.
La cavitación se presenta también en el fondo de los ríos donde se genera a partir de irregularidades del lecho disociando el agua y el aire. Ambos son sometidos a presiones, dando lugar, este último, a burbujas que, con la fuerza del agua, se descomponen en tamaños microscópicos, saliendo disparadas a gran velocidad. Esto provoca un fuerte impacto en el lecho que puede ser de hasta 60 toneladas/m². Su importancia radica en la constancia y repetición del fenómeno, lo que favorece su actuación. La cavitación es un proceso erosivo frecuente en los pilares de los puentes.
Aunque la cavitación es un fenómeno indeseable en la mayoría de las circunstancias, esto no siempre es así. Por ejemplo, la supercavitación tiene aplicaciones militares como por ejemplo en los torpedos de supercavitación en los cuales una burbuja rodea al torpedo eliminando de esta manera toda fricción con el agua. Estos torpedos se pueden desplazar a altas velocidades bajo el agua, incluso hasta a velocidades supersónicas. La cavitación puede ser también un fenómeno positivo en los dispositivos de limpieza ultrasónica. Estos dispositivos hacen uso de ondas sonoras ultrasónicas y se aprovechan del colapso de las burbujas durante la cavitación para la limpieza de las superficies.
Los equipos de cavitación ultrasónica utilizados en los tratamientos estéticos están definidos tecnológicamente y protocolizados para ser utilizados en zonas muy concretas del organismo, y van dirigidos al tratamiento del tejido graso. No obstante, hay que tener presentes los efectos biológicos de su mecanismo de acción.
La cavitación por ultrasonidos actúa en el tejido graso produciendo la ruptura de las membranas de los adipocitos, provocando su lisis o muerte, pasando su contenido al espacio intercelular. Esta técnica también afecta a las redes de colágeno provocando su ruptura, y en consecuencia flaccidez en la zona tratada.
Los riesgos de la cavitación ultrasónica son superiores cuanto mayor es la capacidad del equipo para destruir células grasas, y pueden ir desde una simple reacción de la piel a la
onda de ultrasonido hasta una reacción muy dolorosa tardía de la membrana que recubre el hueso.
