Cavitação em Sistemas Hidráulicos

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1. O problema da cavitação ocorre com frequência na prática profissional do engenheiro da área de Hidráulica. A abordagem desse fato indesejável requer uma atenção destacada do profissional para os detalhes técnicos da instalação do sistema motor-bomba e todo seu encanamento, tanto de sucção quanto de recalque. Observe que, para garantirmos a eficiência da instalação quanto a esse problema, o sistema deverá obedecer a relação NPSHdisp > NPSHreq. O NPSHreq, fornecida pelo fabricante da bomba, mas o NPSHdisp é função da instalação total do sistema e é equacionado como ,sendo seus quatro termos, respectivamente, pressão atmosférica, pressão de vapor, altura estática da sucção e perda de carga na sucção.
Examine com atenção a fórmula e pense em que conselho você daria para os instaladores, quanto à localização da bomba em relação ao reservatório de onde vai retirar a água, especificamente, quanto à distância da bomba, em relação ao nível da água.
Cavitação: um problema que faz a vida da bomba ser reduzida significativamente. Fenômeno físico que ocorre pela evaporação de óleo a baixa pressão, interfere na lubrificação e destrói a superfície dos metais. No lado de sucção da bomba, as bolhas se formam por todo o líquido.
Cavitação ocorre quando a pressão estática absoluta local cai abaixo da pressão de vapor do líquido e portanto causa a formação de bolhas de vapor no corpo do líquido, isto é, o líquido entra em ebulição.
Quando líquido escoa através de uma bomba centrífuga ou axial, a pressão estática (pressão de sucção) no olho do rotor é reduzida e a velocidade do fluxo aumenta. Existe, desta forma, um perigo de que bolhas de cavitação possam se formar na entrada do rotor ou na tubulação de aspiração.
Quando o fluido se move para uma região de mais alta pressão, as bolhas entram em colapso com uma força enorme, enorme, dando origem a pressões pressões da ordem de 343 MPa (≈3500 atmosferas). Neste momento pode ocorrer o desprendimento de material do rotor resultando no colapso de parte da superfície metálica. Desta forma, sérios danos podem ocorrer desta prolongada erosão cavitacional. Ruído e trepidações são também gerados quando a cavitação ocorre.
As principais características de uma bomba em cavitação são: queda do rendimento; necessidade de aumento da potência de eixo (bombas); queda da potência de eixo (turbinas); marcha irregular, trepidação e vibração das máquinas, pelo desbalanceamento que acarreta ruído, provocado pelo fenômeno de implosão das bolhas
NPSH requerido e NPSH disponível Para se evitar o fenômeno da cavitação, os fabricantes definem, em função da vazão, qual o valor da energia que deve existir existir na flange de sucção da bomba, para que na entrada do impelidor a pressão esteja ainda superior à da vaporização.
A este valor deu-se o nome de NPSH requerido (Net Positive Suction Head required) ou simplesmente NPSHr, que é fornecido pelos fabricantes juntamente com as curvas das bombas. Pelo exposto, o NPSHr pode ser definido como a carga exigida pela bomba para aspirar o fluido do poço de sucção
NPSHdisp: representa a disponibilidade de pressão, ou energia, na instalação. 
NPSHreq: representa a carga exigida pela bomba para poder succionar o fluido, nas condições apresentadas.
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 fluxo resultante da bomba irá ser diminuída por causa do gás deslocando volumetricamente uma desproporção de líquido.
Caso essa queda de pressão seja tal que em algum instante o fluido possua pressão menor que a sua pressão de vapor Pv , ele irá formar bolhas de vapor que irão se chocar com as paredes do rotor (também por ação da força centrífuga).
O colapso violento das bolhas de cavitação cria então uma onda de choque que pode literalmente escavar material dos componentes internos da bomba (geralmente a borda do propulsor) e criar ruído que é mais frequentemente descrito como "bombear cascalho". Após algum tempo, os danos ao rotor irão reduzir o Pd que a bomba fornece. 
Quando o NPSHdisp > NPSHreq, provavelmente não ocorrerá o fenômeno da cavitação.
NPSH é uma medida de quanto deve-se empurrá-lo antes de ter a formação de bolhas. Além disso, como a pressão atmosférica equivale a apenas 10 m.c.a. (metros de coluna d'água, ou seja, a pressão atmosférica que força a água entrar no duto de sucção, equivale a uma altura de 10m, aproximadamente, de água) uma duto de sucção jamais poderá ter uma altura maior do que 10m, pois mesmo se criando um vácuo absoluto no duto de sucção a pressão atmosférica não conseguirá empurrar a água para cima para além desses 10m. A função do rotor da bomba, além de empurrar a água para cima do duto de recalque, tem a função de criar um vácuo no duto de sucção com a finalidade de que a água suba por ele.
NPSH é força na aspiração de líquidos na entrada da bomba. Em outras palavras, a força de um líquido naturalmente "empurrado" em uma bomba pela pressão pela gravidade mais uma pressão no topo da bomba unicamente - em uma única entrada da bomba.
Isto significa;
NPSH = o balanço (excedente) de pressão positiva sucção na entrada de uma bomba após a perda de atrito ter ocorrido. A altura de topo do líquido ou a pressão do topo do líquido + a pressão atmosférica local, menos a perda por fricção, deixa uma pressão de força no topo na bomba.
Se queremos bombear uma certa quantidade de líquido, temos de assegurar que este líquido possa chegar à linha central do ponto de sucção da bomba com uma pressão mínima requerida pela bomba. NPSH representa o topo (topo de pressão e gravidade) de líquido na linha de sucção da bomba que irá vencer o atrito ao longo da linha de sucção.
Uma medida muito eficaz para aumentar o NPSH disponível é a utilização de bombas afogadas (também chamadas bombas de sucção negativa). Consiste em posicionar a bomba abaixo do nível do reservatório principal, de modo que todo o peso do fluido no reservatório contribui para a pressão de sucção.
Outra opção seria utilizar a bomba em um ponto do fluxo onde a temperatura do fluido seja menor. Deste modo, a pressão de vaporização Pv seria reduzida, provocando um ganho de NPSH.
Em baixas temperaturas o líquido pode "manter-se junto" (permanecer líquido) relativamente fácil, portanto, uma menor exigência de NPSH. No entanto, em temperaturas mais altas, a menor pressão de vapor inicia o processo de ebulição muito antes, portanto, uma exigência alta de NPSH.
Água irá ebulir a temperaturas mais baixas sob baixas pressões. Por outro lado, o ponto de ebulição é aumentado em altas pressões.
Água ebule a 100 graus Celsius ao nível do mar e uma pressão atmosférica de 1 bar.
Pressão de vapor é a pressão de um gás em equilíbrio com sua fase líquida a uma dada temperatura. 
Se a pressão de vapor a uma dada temperatura é maior do que a pressão da atmosfera sobre o líquido, o líquido entra em ebulição. (É por isso que a água ferve a uma temperatura mais baixa no alto das montanhas).
Na pressão atmosférica normal menos 5 psi (ou -0.35 Bar) a água irá ferver a 89 graus Celsius.
Na pressão atmosférica normal menos 10 psi (ou -0.7 bar) a água irá ferver a 69 graus Celsius.
A uma pressão positiva de +12 psi ou +0.82 bar acima da atmosférica, a água ferve a 118 graus Celsius.
A temperatura do líquido afeta grandemente a NPSH e deve ser tida em conta quando instalações caras estão sendo projetadas.
Uma bomba projetada com uma NPSHR adequada para água fria pode começar a cavitar quando bombeando água quente.
*fontes: 
https://pt.wikipedia.org/wiki/NPSH
http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT087-Aula10.pdf