Relatório 4 Cavitação

Prévia do material em texto

Centro Universitário UNA
Engenharia Mecânica 
Laboratório de Máquinas de fluxo
4º Relatório – Cavitação
Introdução
Cavitação é o nome que se dá ao fenomeno de vaporização de um líquido pela redução da pressão durante seu movimento a uma temperatura constante.
Para todo fluido no estado líquido pode ser estabelecida uma curva que relaciona a pressão à temperatura em que ocorre a vaporização, e de acordo com a teoria de Bernolli, um fluido escoando ao ser acelerado, tem uma redução da pressão para que a sua energia mecânica se mantenha constante. 
No gráfico 01 está representada a evolução da pressão do fluido bombeado ao longo de um canal do impulsor, limitado pelo lado da aspiração (SS) e de compressão (DS) das pás do impulsor.
Figura 01 : Evolução da pressão no rotor, na aspiração (SS) e na compressão (DS)
Como pode ser observada pela Figura 2, em certos pontos, devido à aceleração do fluido, a pressão pode cair a um valor menor que a pressão mínima em que ocorre a vaporização do fluido (PD) na temperatura de trabalho, então ocorrerá uma vaporização local do fluido, formando bolhas de vapor. A este fenômeno é dado o nome de cavitação (formação de cavidades dentro da massa líquida), e ela deve ser evitada, visto os prejuízos financeiros que causa devido à erosão de turbinas hidráulicas, de bombas hidráulicas, de bocais ou de válvulas.
Figura 02 : Variação de pressão de entrada do impulsor.
Estas bolhas de vapor que se formaram devido à baixa pressão, serão carregadas e podem chegar a uma região em que a pressão cresça novamente a um valor superior à PD, então ocorrerá a implosão dessas bolhas. 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 microtrincas no material, que com o tempo irão crescer e provocar o deslocamento de material da superfície, originando uma cavidade de erosão localizada, causando a ruína dos rotores.
Estudos indicam que a origem das bolhas ocorre em pequenas cavidades nas paredes do material e/ou em torno de pequenas impurezas no líquido próximas à superfície, também conhecidas por núcleos de vaporização.
Figura 03 : Cavitação em um Venturi
Nos espectros de vibração, identifica-se a cavitação pelo surgimento de sinais randômicos (sinais sem definição exata), na região de baixa freqüência (80 a 200 HZ) nos espectrps de velocidade e em alta freqüência nos espectros de aceleração.
Figura 04 : Especto de vibração coletado no mancal de uma bomba
Pelo aspecto sensitivo, identifica-se a cavitação através de ruídos fortes na voluta da bomba, causando a impressão de que ela esteja bombeando corpos sólidos.
Figura 05: Rotores danificados pela cavitação
Para evitar as consequências da cavitação, é necessário garantir uma determinada margem de segurança entre a pressão registrada à entrada do impulsor e a pressão de vaporização do fluido. Tal diferença de pressão será representada pelo NPSH (Net Positive Suction Head), que em uma bomba quer dizer a pressão mínima requerida para que não ocorra cavitação.
REFERÊNCIAS
NUNO, A. Cavitação em Bombas Centrífugas. Disponível em: < https://www.ksb.com/ksb-pt/Informacoes_tecnicas-noticias_ch/Arquivo/2015-pressearchiv/cavitacao-em-bombas-centrifugas/177256/> . Acesso em: 05 out. 2016.
Apostila Parker de Hidráulica. 11 out. 2012. Disponível em: <http://www.ottosistemas.com.br/noticias.php?ler=Mzc4>. Acesso em: 05 out. 2016.
OLIVEIRA, J. Cavitação. Disponível em:
<http://mgstecnologia.com.br/noticias/admin/arquivos/Cavitacao.pdf>. Acesso em: 05 out. 2016.