Cavitação em Sistemas Hidráulicos

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<p>HIDRÁULICA APLICADA</p><p>O NPSH é um importante parâmetro a ser levado em conta quando desenha-se um circuito hidráulica. O NPSHdisp é a pressão absoluta exercida pelo sistema na entrada da bomba, sendo influenciado por quatro variáveis resultantes do sistema no qual a bomba irá operar. A função do NPSH é mostrar o quanto o líquido deve ser empurrado antes que comece a formar bolhas.</p><p>Quando a pressão do líquido cai abaixo da pressão de vapor ocorre a vaporização do líquido, e o efeito final será a cavitação: bolhas de vapor podem reduzir ou parar o fluxo de líquido e nesse contexto as bombas centrífugas são particularmente vulneráveis, enquanto bombas de deslocamento positivo são menos afetadas por cavitação, como são mais hábeis a bombear fluxos de duas fases (a mistura de gás e líquido), entretanto, a taxa de fluxo resultante da bomba irá ser diminuída por causa do gás deslocando volumetricamente uma desproporção de líquido.</p><p>Vai receber o nome de cavitação, o fenômeno físico de vaporização de um líquido e que consiste na formação de bolhas de vapor pela redução da pressão durante seu movimento, ocorre principalmente no interior de sistemas hidráulicos. A este fenômeno costuma-se dar o nome de cavitação pela formação de cavidades dentro da massa líquida.</p><p>A cavitação vai ocorrer em certos pontos devido à aceleração do fluído, quando a pressão pode cair a um valor abaixo da pressão de vapor do líquido, então ocorrerá uma vaporização local do fluído, formulando bolhas de vapor, isto é, o líquido entra em ebulição possibilitando a formação das bolhas, essas serão carregadas e podem chegar a uma região em que a pressão cresça novamente acima da pressão de vapor do líquido, então as bolhas de vapor entrarão em colapso e implodirão, tornando-se líquido novamente.</p><p>Se a região de colapso das bolhas for próxima a uma superfície sólida, as ondas de choque geradas pelas implosões sucessivas das bolhas podem provocar trincas microscópicas no material que, com o fluxo constante, irão crescer e provocar o descolamento de material da superfície, originando uma cavidade de erosão localizada.</p><p>Este é um fenômeno físico molecular que se dissemina e tende a aumentar com o tempo, causando a ruína dos rotores, válvulas, tubulações, propulsores e vários outros componentes de um sistema hidráulico.</p><p>A cavitação é comum em bombas de água e de óleo, válvulas, turbinas hidráulicas, propulsores navais, pistões de automóveis e até em canais de concreto com altas velocidades, como em vertedores de barragens. Ela deve ser sempre evitada por causa dos prejuízos financeiros que causa devido a erosão associada, seja nas pás de turbinas de bombas, em pistões, válvulas ou em canais.</p><p>Nessa concepção diante dos problemas oriundos e correlacionados a cavitação, devemos tomar uma série de medidas quanto à localização da bomba em relação ao reservatório de onde vai retirar água, especificamente, quanto à distância da bomba, em relação ao nível da água, dentre estes podemos apontar:</p><p>- Elevar o nível do líquido no tanque de sucção;</p><p>- Baixar o ponto de sucção;</p><p>- Manter a tubulação sempre cheia;</p><p>- Dimensionar o sistema para que a bomba fique afogada;</p><p>- Diminuir a temperatura do fluído;</p><p>- Diminuir a velocidade do escoamento;</p><p>- Selecionar um tipo de válvula que tenha uma queda de pressão menor;</p><p>- Usar uma válvula com bitola maior que DN da tubulação.</p><p>Nos casos de vibração e ruído excessivo, o usuário da bomba deve evitar tirar conclusões precipitadas. Primeiramente, ele deve verificar se o problema é realmente a cavitação.</p><p>Se de fato, o usuário enfrenta um problema de cavitação, o mais sensato é procurar aumentar as duas primeiras variáveis ou reduzir as duas últimas.</p><p>Portanto, a solução mais simples e econômica para o problema de cavitação é aumentar o nível de líquido do tanque de sucção. Esta solução se torna inviável se a fonte de sucção for um lago. No entanto, aumentar o nível da fonte de sucção pode ser uma solução prática e econômica na grande maioria dos casos.</p><p>Normalmente, a cavitação é confundida com a recirculação, e a entrada de ar. Se o problema for de recirculação ou entrada de ar, o aumento de NPSH não resolverá o problema. O fato é que diagnosticar o problema de NPSH é a parte simples, já resolvê-lo de forma econômica, nem sempre é tão simples assim. As decisões tomadas na instalação da tubulação periférica à bomba, bem como a escolha do equipamento, terão impacto significativo no custo do processo no longo prazo.</p>