Cavitação em Turbinas e Sistemas Hidráulicos

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ATIVIDADE 1 (A1) 
A cavitação é um fenômeno que ocorre devido a uma redução da pressão em uma 
tubulação, abaixo da pressão de vapor, de um líquido que flui por essa tubulação. 
Desta maneira, são formadas bolhas que se rompem e agridem o metal da tubulação. 
O fenômeno da cavitação é a principal causa de manutenção em turbinas hidráulicas e 
térmicas, que devem ser acompanhadas de perto para que a produção de energia ou 
calor não seja comprometido. A cavitação pode ser benéfica quando a intenção é fazer 
uma limpeza ultrassônica em algum equipamento, por exemplo, em turbinas ou 
bombas afetadas por caramujos que grudam nas pás, mas na maioria das vezes tem 
um efeito danoso sobre a tubulação como: vibrações, redução do desempenho 
hidrodinâmico do equipamento e ruídos muito altos. Inclusive, quando a cavitação 
ocorre em cascos de navios, pode reduzir a velocidade da embarcação. Baseado 
nesse texto, deste importante tópico, e em uma pesquisa que você fará sobre 
cavitação, responda às questões abaixo sobre o que ocorre nos fenômenos de 
transporte de fluidos: 
 
O que é cavitação e como ela pode ser controlada? Como esse fenômeno prejudica as 
instalações de água nas residências e prédios e no sistema de tratamento de água 
das cidades? Como a cavitação presente em turbinas prejudica o funcionamento e o 
aproveitamento, no nível ótimo, da força hidráulica de usinas elétricas? Quais os 
cuidados que se deve tomar com a manutenção destas instalações? 
 
Cavitação é um fenômeno causado em turbinas e sistemas hidráulicos, quando 
um fluido passa de uma baixa pressão para alta pressão de maneira repentina, 
o que gera bolhas de gás/ar e acabam danificando rotores e peças. Para 
controlar, as melhores maneira são: 
-Instalação Correta: caso não tenha feito de maneira adequada, o equipamento 
vai produzir a cavitação no curto prazo; 
-Acompanhamento: acompanhar ruídos, consumos anormais de energia do 
equipamento e fluxo diminuído nos medidores. 
-Manutenção Recorrente: revisar as máquinas para entender se está com 
algum vazamento ou problema no vedamento. Além disso, entender se não 
teve nenhuma corrosão dos rotores e impulsor. Em cidades é muito comum o 
uso de bombas para tubulação de água e saneamento das casas. Por isso, na 
mudança de fluxo pode gerar bolhas e a própria cavitação em si. Isso prejudica 
as cidades por prejudicar os equipamentos, exigindo manutenções mais 
frequentes e uma perda de rendimento, forçando a bomba a levar mais água 
para manter o nível anterior, por conta da deterioração da cavitação. A 
cavitação em turbinas prejudica o funcionamento e aproveitamento de ótimas 
máquinas. Alguns pontos de destaque são: 
- Fabricantes de bombas e equipamentos estão bem cientes desse fenômeno 
e, caso ele ocorra por má instalação das máquinas, não será responsabilidade 
do fabricante. E o dono do equipamento terá um prejuízo para repor e dar 
manutenção no equipamento; - No curto prazo, a máquina vai tendo uma 
queda no rendimento e perda de energia por conta dos ruídos; - Além disso, a 
cavitação afeta toda a vida útil do maquinário, necessitando de manutenções 
ou trocas mais frequentes, o que acaba aumentando o custo na operação. 
Para os cuidados de manutenção do maquinário, é importante acompanhar as 
métricas de pressão. Em especial, são: Ps (pressão do líquido acima da 
bomba) e Pf (perdas de carga na linha de sucção). Evitando que o Ps seja 
baixo, pela altura da bomba, ou/e que o Pf seja menor, com o raio da tubulação 
para evitar o contato com o fluido. Outros cuidados específicos: - Garantir que 
a pressão operacional mais baixa; - Manter a folga certa no fluxo do fluido; - 
Validação de erosão na saída do líquido; - Deixar o vácuo mais baixo; - Manter 
a tubulação sempre cheia; - Diminuir a velocidade de escoamento. 
Os desgastes por cavitação e erosão gerados nas turbinas hidrelétricas 
ocasionam problemas tais como: 
1 – Perda de eficiência dos equipamentos; 
 
2 – Paradas prolongadas de máquinas; 
 
3 – Danos que podem se tornar irreversíveis e resultar na necessidade de 
substituição das peças, com elevadíssimos custos de manutenção para as 
empresa geradoras de energia. 
Revestimentos contra desgastes, como o de Carboneto de Tungstênio Cromo, 
aplicados pelo processo de aspersão térmica, podem ser uma excelente 
alternativa para reduzir o desgaste de turbinas hidrelétricas por cavitação e 
erosão e aumentar significativamente a vida útil desses equipamentos. Esse 
material possui elevadíssima resistência ao desgaste erosivo devido a sua 
dureza de superior a 1200 HV. 
 
Usinas hidrelétricas que já possuem peças revestidas com esses materiais, 
aqui no Brasil, conseguiram aumentar a vida útil em mais de 400%. O trabalho 
que desenvolvemos para elas começou no nosso Centro de Pesquisa e 
Tecnologia. 
Se você quiser testar na prática e sem custo como aumentar a vida útil de 
peças de hidrelétricas, confira a seguir o estudo de caso sobre o Desgaste por 
Cavitação e Erosão em Turbinas Hidrelétricas.