NPSH e Cavitação Material

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NPSH E CAVITAÇÃO
A sigla NPSH, que do inglês é Net Positive Suction Head, significa, numa tradução aproximada, carga positiva líquida de sucção. Este termo é relativo ao sistema e à bomba. Quando é relativo ao sistema, é chamado de NPSH disponível, e pode ser entendido como a pressão existente no flange de sucção da bomba que empurra o fluido para as palhetas do impelidor, acima da pressão de vapor do próprio líquido. O NPSH disponível pode ser calculado pela expressão abaixo:
hatm = pressão atmosférica em metros de coluna de água; ( 
Zs = altura geométrica de sucção; ( ha= altura de aspiração)
hvp = pressão de vapor em metros de coluna de água;( )
hfs = perda de carga na tubulação de sucção (= perda de carga na aspiração)
Quando a bomba é instalada acima do reservatório de aspiração. (Bomba instalada na forma normal), o valor de Zs é negativo. 
Os fluidos podem passar do estado líquido para o gasoso dependendo das condições de pressão e temperatura a que estão submetidos. A pressão na qual se dá este processo é denominada pressão de vapor ou de vaporização.
As bombas em operação aspiram o fluido, e nesse processo, a pressão diminui até atingir um valor mínimo na boca de entrada da bomba. Se esta pressão atinge a pressão de vapor do fluido, o fluido vaporiza e inicia um processo de formação de bolhas as quais são arrastadas no interior da bomba, provocando danos irreparáveis. Desta forma o estudo de cavitação permite avaliar, se nas condições de operação do sistema, a pressão na boca de entrada da bomba pode atingir pressões inferiores à pressão de vaporização.
Cavitação: Processo de vaporização do fluido quando a pressão absoluta abaixa até alcançar a pressão de vapor (Pvap) do líquido na temperatura em que se encontra.
Quando o termo é relativo à bomba, é chamado de NPSH requerido. É definido como a pressão no flange de sucção da bomba que esta requer para funcionar adequadamente. O NPSH requerido depende somente da bomba e suas características construtivas e do líquido bombeado. É função da velocidade, logo aumenta com a vazão. Normalmente, é fornecida uma curva NPSH req x Vazão (Q)pelo fabricante. 
O NPSH serve como parâmetro para evitar a ocorrência da cavitação, que causa muitos danos à bomba. Para que isso não aconteça, o NPSH disponível deve ser maior que o requerido. Assim, é garantido que a pressão de sucção seja maior que a pressão de vapor do fluido. Na prática, é usada ainda uma margem de 0,6 m, sendo expressa pela relação: 
Nas tabelas abaixo, podemos ver os valores da pressão atmosférica para determinadas altitudes e da pressão de vapor de água para determinadas temperaturas.
Exercícios
Um fabricante fornece um NPSH da bomba igual a 6,1m. Água é bombeada desde um reservatório com uma vazão de 2556 m3/h. O nível do reservatório de aspiração está a 1,83m abaixo da bomba. A pressão atmosférica é igual a 101,32kPa a temperatura da água é de 4ºC. Se a perda de carga total na aspiração é igual a 1,22m, verifique se a bomba entra em cavitação nas condições acima. 
 
Determinar o diâmetro mínimo para que não ocorra cavitação numa tubulação de aspiração de uma bomba com NPSH igual a 2,0m. A bomba trabalha com água a 75ºC. A tubulação apresenta um comprimento equivalente igual a 85m (Leq) incluindo a perda de carga dos acessórios. O fator de atrito ( fricção : ƒ ) da tubulação é igual a 0,056. O nível do líquido no reservatório de aspiração (aberto à atmosfera) está 2,5m abaixo do eixo da bomba( Zs). A vazão é igual a 45m³/h.