A cavitação ocorre em sistemas de fluxo de fluidos onde as pressões estáticas locais estão abaixo da pressão de vapor dos fluidos.
A cavitação é um problema comum em bombas e válvulas de controle – causando sérios desgastes, rasgos e danos. Sob condições erradas, a cavitação reduz drasticamente a vida útil dos componentes.
O que é cavitação?
A cavitação pode ocorrer quando a pressão estática local em um fluido atinge um nível abaixo da pressão de vapor do líquido na temperatura real. De acordo com a Equação de Bernoulli , isso pode acontecer quando um fluido acelera em uma válvula de controle ou em torno de um rotor de bomba.
A vaporização em si não causa o dano – o dano acontece quando o vapor quase imediatamente após a evaporação colapsa quando a velocidade diminui e a pressão aumenta.
Evitando a cavitação
A cavitação pode, em geral, ser evitada por
- aumentando a distância (diferença de pressão) entre a pressão estática local real no fluido – e a pressão de vapor do fluido na temperatura real
Isso pode ser feito por:
- componentes de reengenharia iniciando velocidades de alta velocidade e baixas pressões estáticas
- aumentando a pressão estática total ou local no sistema
- reduzindo a temperatura do fluido
Reengenharia de Componentes Iniciando Velocidade de Alta Velocidade e Baixa Pressão Estática
A cavitação e os danos podem ser evitados usando componentes especiais projetados para as condições adversas reais.
- condições com grandes quedas de pressão podem – com limitações – ser tratadas por válvulas de controle de vários estágios
- condições de bombeamento desafiadoras com temperaturas do fluido próximas à temperatura de vaporização podem ser tratadas com bombas especiais – trabalhando de acordo com outros princípios além das bombas centrífugas
Aumentando a pressão total ou local no sistema
Ao aumentar a pressão total ou local no sistema, a distância entre a pressão estática e a pressão de vaporização é aumentada e a vaporização e a cavitação podem ser evitadas.
A razão entre a pressão estática e a pressão de vaporização – uma indicação da possibilidade de vaporização, é frequentemente expressa pelo Número de Cavitação .
Infelizmente nem sempre é possível aumentar a pressão estática total devido às classificações dos sistemas ou outras limitações. A pressão estática local nos componentes pode ser aumentada baixando (elevando) o componente no sistema. Válvulas de controle e bombas em geral devem ser posicionadas na parte mais baixa de um sistema para maximizar a altura manométrica estática.
Esta é uma solução comum para bombas de alimentação de caldeiras que recebem condensado quente (água próxima a 100 o C ) de receptores de condensado em usinas de vapor.
Reduzindo a temperatura do fluido
A pressão de vaporização depende da temperatura do fluido. A pressão de vapor da água – nosso fluido mais comum – é indicada abaixo:
| Temperatura ( o C) |
Pressão de Vapor (kPa, kN/m 2 ) |
|---|---|
| 0 | 0,6 |
| 5 | 0,9 |
| 10 | 1.2 |
| 15 | 1,7 |
| 20 | 2.3 |
| 25 | 3.2 |
| 30 | 4.3 |
| 35 | 5.6 |
| 40 | 7,7 |
| 45 | 9.6 |
| 50 | 12,5 |
| 55 | 15,7 |
| 60 | 20 |
| 65 | 25 |
| 70 | 32.1 |
| 75 | 38,6 |
| 80 | 47,5 |
| 85 | 57,8 |
| 90 | 70 |
| 95 | 84,5 |
| 100 | 101,33 |
Observação! – esteja ciente de que a pressão de evaporação – e possível cavitação – aumenta drasticamente com a temperatura da água.
A cavitação pode ser evitada posicionando os componentes na parte mais fria dos sistemas.
Exemplo – é comum localizar bombas e válvulas modulantes em sistemas de aquecimento nas linhas de retorno “frias” antes de aquecedores e trocadores de calor.
Fonte: https://www.engineeringtoolbox.com/cavitation-d_407.html
