MF Aula 13 - Cavitação

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Curso: Engenharia MecânicaCurso: Engenharia Mecânica
Disciplina: Máquinas de Fluxo
Prof.: Ricardo FariasMáquinas de Fluxo
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Disciplina: Máquinas de Fluxo
AULA 13
Cavitação em bombas centrífugas
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REVISÃO AULA ANTERIOR
Associação de bombas centrífugas
� Quais os principais tipos de associação de bombas centrífugas?
� Quais as principais características da associação em série?
� Quais as principais características da associação em paralelo?
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Cavitação em bombas centrífugas
� É um dos fenômeno mais importantes no estudo das bombas, pois tem relação direta com
a confiabilidade do equipamento;
� Ocorre quando a Polhal de sucção ≤ Pvapor fluido bombeado.
� O processo de falha do equipamento se dá pela degradação dos componentes, por meio
da remoção de material, e pela vibração excessiva do equipamento devido a formação eda remoção de material, e pela vibração excessiva do equipamento devido a formação e
colapso das bolhas de vapor.
� Este fenômeno gera fortes ondas de choque.
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Cavitação em bombas centrífugas
Pressão de Vapor
É a pressão, a uma determinada temperatura, onde coexistem liquido e vapor num fluido.
Comportamento:
� P < Pv⇒ fase vapor 
� P > Pv⇒ fase líquida
� P = Pv⇒ fase vapor e líquida
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Cavitação em bombas centrífugas
O processo de ocorrência do fenômeno se dá da seguinte forma:
1. Pressão absoluta do Fluido < Pressão de vapor ;
2. Vaporização do fluido bombeado;2. Vaporização do fluido bombeado;
3. As bolhas atingem a região de pressão do rotor;
1. Colapso das bolhas geradas na sucção;
2. Volume líquido < Volume gás;
3. Colapso ocasiona onda de choque;
4. Obstrução da passagem do líquido;
5. Onda de choque provoca danos nas partes metálicas da bomba.
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5. Onda de choque provoca danos nas partes metálicas da bomba.
Cavitação em bombas centrífugas
Aspecto da falha no rotor é caracterizado pela remoção de material na parte frontal das pás.
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Cavitação em bombas centrífugas
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Cavitação em bombas centrífugas
Conseqüências do processo de cavitação:
� Vibração, devido as ondas de choques;
� Ruído excessivo, devido ao colapso das bolhas;� Ruído excessivo, devido ao colapso das bolhas;
� Oscilação da pressão de descarga, devido a alteração do volume específico;
� Perda de vazão, devido a alteração do volume específico;
� Perda de material, devido aos micro jatos.
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Cavitação em bombas centrífugas
Equacionamento do Fenômeno
O equacionamento se dá pela composição da energia disponível na entrada do rotor,
fornecida pelo sistema, e a energia requerida pelo equipamento para realizar o
bombeamento, fornecida pelo fabricante.bombeamento, fornecida pelo fabricante.
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Cavitação em bombas centrífugas
Equacionamento do Fenômeno
É necessário determinar a energia de pressão existente no olhal do rotor, visando
compará-la com a pressão de vapor. Os componentes deste equacionamento são:
� Energia Disponível no Flange da Bomba
� Energia Absoluta no Flange da Bomba
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Equacionamento do Fenômeno
É necessário determinar a energia de pressão existente no olhal do rotor, visando
compará-la com a pressão de vapor. Os componentes deste equacionamento são:
� Energia Absoluta no Olhal do Rotor (Perda de Carga)
� Energia de Pressão no Olhal do Rotor (Componente Cinética)
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� Energia de Aceleração do Fluido
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Equacionamento do Fenômeno
Onde:
NPSHd NPSHr
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Onde:
λ - fator experimental dependente do projeto de sucção da bomba;
V1 - velocidade absoluta no olho do impelidor;
Vr1 - velocidade relativa no olho do impelidor. 
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Equacionamento do Fenômeno
NPSH disponível
Energia absoluta por peso, no flange sucção acima da PvEnergia absoluta por peso, no flange sucção acima da Pv
Depende apenas do sistema e do líquido
NPSH requerido 
Energia por peso necessária para o deslocar o fluido do flange da bomba até o olhal do rotor.
Depende apenas da bomba e do líquido
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� Ocorrência de Cavitação: NPSHr > NPSHd
� Evitar Cavitação: NPSHd ≥ NPSHr + 0,6 m de líquido
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Curva NPSHr
O NPSH requerido por uma bomba centrífuga está relacionado fortemente com a velocidade
relativa na entrada do impelidor, e dessa forma aumenta progressivamente com a vazão e a
NPSHreq
rotação.
Exemplo de uma curva típica de NPSHr
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Q
Referências Bibliográficas
� De FALCO, R., MATTOS E. E, "Bombas industriais", Editora Mcklausen, 1992.
� MACACINTYRE, A. J., "Máquinas Motrizes Hidráulicas", Editora Guanabara Dois, 1983.
� LIMA, EPAMINONDAS PIO C. “Mecânica das Bombas”, 2ª ed, Rio de Janeiro: Editora� LIMA, EPAMINONDAS PIO C. “Mecânica das Bombas”, 2ª ed, Rio de Janeiro: Editora
Interciencia, Petrobrás, 2003.
� SILVA, JAIRO TORRES DA “Bombas Centrífugas Passo a Passo: Manual prático de
manutenção e operação” , 1ª ed, Salvador: Turbotech Engenharia Ltda, 1999.
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