Cuando la presión de un flujo confinado decrece hasta llegar a un valor inferior a la presión de su vapor, la cavita­ción aparece. Estas discontinuidades llenas de vapor y gas se presentan como burbujas, y luego como conglomerados formando superficies, nubes, vórtices, etc. Su apariencia y estructura dependen de las características hidrodinámicas de dicho flujo y de la geometría que lo conduce. En la ma­yoría de los casos, la cavitación tiene un efecto negativo, el fe­nómeno es responsable de problemas como la erosión, ruido y vibraciones, los cuales conllevan a un mal funcionamiento de las turbomáquinas y dispositivos hidráulicos. Por otra par­te, en algunos casos particulares tiene un efecto positivo, por ejemplo, se logra reducir el arrastre, como en el caso de los vehículos submarinos, aumentando la eficiencia de las reac­ciones químicas para procesos de limpieza o preparación de nanopartículas, entre otras cosas. Para aplicaciones indus­triales, la cavitación ofrece un inmenso potencial para la in­tensificación de procesos físico-químicos de manera eficiente utilizando reactores. Cuando la cavitación se produce en un reactor, genera condiciones de temperaturas y presiones altas a nivel local (~100 atmósferas y 5000 K), genera turbulencia local y micro-circulación, aumenta los procesos de transpor­te, además, elimina resistencia en la trasferencia de masa en sistemas heterogéneos pero manteniendo las condiciones ma­croscópicas generales del fluido casi sin cambios. Basados en el grado de intensidad (número de cavitación) se clasifica en transitoria o estable. Según la forma como se genere la cavi­tación se clasifica como: acústica, hidrodinámica, óptica, y de partículas. A la fecha, solamente se ha probado que la cavitación acústica e hidrodinámica presentan alta eficiencia para pro­ducir cambios químico-físicos en los procesos industriales. Sus áreas de aplicación abarcan: disrupción celular micro­biana; desinfección de microorganismos; intensificación del tratamiento biológico de aguas residuales (mejoramiento de la biodegradabilidad, digestión anaeróbica, lodos activados, deshidratación de biosólidos, etc.); cristalización; síntesis de biodisel; emulsificación, extracción, etc.

En el Laboratorio de Pruebas no Destructivas empezamos a estudiar el fenómeno de la cavitación desde 2006 con apoyo de proyectos PAPIIT-UNAM, II-Internos e II-FI. El primero de­nominado “1. Estudios experimentales de la sonoluminiscencia y su análisis teórico por cuantización dinámica” (2006-2008); bajo este proyecto se estudió tanto teórica como experimen­talmente la dinámica de una sola burbuja luminiscente usan­do campos ultrasónicos; luego en el proyecto “2. Aplicaciones de la luminiscencia acuosa por cavitación hidrodinámica en la fotocatálisis: limpieza y desinfección de agua” (2009-2011), se diseñó, construyó, instrumentó y se probó un circuito hi­dráulico donde se emula la cavitación hidrodinámica usando un tubo Venturi. En el proyecto “3. Rompimiento de hidrocar­bonos de alta viscosidad inducidos por cavitación hidrodiná­mica rotatoria” (2012-2014), se rediseñó y adecuó al circuito hidráulico y al impulsor de la bomba para intensificar el pro­ceso cavitante, para así alcanzar el rompimiento de enlaces secundarios y primarios de moléculas de bajo peso molecular. Con el proyecto “4. Dinámica de cápsulas esféricas de material hiperelástico inmersas en un líquido viscoelástico, sometidas a un campo de presiones ultrasónico: estudios experimenta­les y desarrollo del modelo teórico” (2014-2015), por prime­ra vez estudiamos las burbujas con “cáscara” polimérica bajo campo ultrasónico. Entre 2014 y 2015 empezamos a estudiar la cavitación usando pulsos láser bajo el proyecto “5. Estudio de las ondas acústicas generadas por un pulso láser en bancos de burbujas, refracción y reflexión en la acumulación de ener­gía”. Aquí nos dimos cuenta que el proceso cavitante mediante pulsos láser es realmente deficiente debido a que la onda de choque no rebasa números de Mach cercanos a 1. Lo anterior, nos envió en la ruta para considerar que, para generar ondas de choque con números de Mach superiores a 1 tendríamos que utilizar explosivos. Así se abrió el proyecto “6. Estudios de los fenómenos físicos y químicos involucrados en la emi­sión de frentes de choque” (2015-2016); y para darle otra oportunidad a la cavitación óptica aplicada abrimos el pro­yecto “7. Cavitación óptica utilizando vórtices de luz” (2017). Terminamos nuestro recorrido en el estudio de la cavitación con el proyecto “8. Erosión por cavitación óptica, ultrasónica e hidrodinámica” (2017-2018) que actualmente desarrollamos para determinar ventajas y desventajas que cada una nos da y determinar en su justa perspectiva sus aplicaciones poten­ciales y daños.

No alcanzaríamos a describir los logros tanto experimenta­les como teóricos en el estudio de la cavitación, pero sí podemos decirles que nuestra producción abarca: ocho artículos en revista indizada; doce artículos en proceedings, tres artículos en congre­so; veinte presentaciones en congresos y, una patente en trámite.

Artículos más importantes: Revista Mexicana de Física S 55(1) (2009) 85-89, Journal of Physics: Conference series, 274 (2011) 012095, 18 pp., Physical Review E 84, 016312(10) (2011) Ultrasonics Sonochemistry, 19 (2012), 668-681, Jour­nal of Applied Mathematics 2012 (2012)591058 20 pp., Re­vista Mexicana de Física S, 59(1) (2013)77-83, Research Communications, 60 (2014) 15-20, International Journal of Multiphase Flow 76 (2015) 86-100.

Tesis de licenciatura desarrolladas: 7 (11 estudiantes titu­lados a nivel licenciatura), cuatro tesis de maestría y una en desarrollo (cuatro estudiantes titulados en maestría), dos de doctorado en desarrollo.