Unidade Metalúrgica Ipê “CAVITAÇÃO”

LUPATECH S.A

Unidade Metalúrgica Ipê

“CAVITAÇÃO”

1 . Descrição:

Para melhor entendimeto iremos descrever o fenomeno “Cavitação”

Cavitação é o nome que se dá ao fenômeno de vaporização de um líquido pela redução da pressão,

durante seu movimento.

1.1 O fenômeno

É fato sabido e previsível - com a ajuda do Teorema de Bernoulli - que um fluido escoando, ao ser

acelerado, tem uma redução da pressão para que a sua energia mecânica se mantenha constante.

Considere-se um fluido no estado líquido escoando com uma temperatura T0 e a uma pressão P0.

Em certos pontos devido a aceleração do fluido, como em um vertedor, em uma turbina hidráulica, em

uma bomba hidráulica, em um bocal ou em uma válvula, a pressão pode cair a um valor menor que a

pressão mínima em que ocorre a vaporização do fluido (Pv) na temperatura T0. Então ocorrerá uma

vaporização local do fluido, formando bolhas de vapor.

A este fenômeno costuma-se dar o nome de cavitação (formação de cavidades dentro da massa líquida).

A cavitação é comum em bombas de água e de óleo, válvulas, turbinas hidráulicas, propulsores navais,

pistões de automóveis e até em canais de concreto com altas velocidades, como em vertedores de

barragens. Ela deve ser sempre evitada por causa dos prejuízos financeiros que causa devido a erosão

associada, seja nas pás de turbinas, de bombas, em pistões, válvulas ou em canais.

Na foto abaixo podemos ver os danos causados por cavitação em uma Turbina Francis

Estas bolhas de vapor que se formaram no escoamento devido à baixa pressão, serão carregadas e

podem chegar a uma região em que a pressão cresça novamente a um valor superior à Pv. 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 trincas microscópicas

no material que, com o tempo, irão crescer e provocar o descolamento de material da superfície,

originando uma cavidade de erosão localizada. Este é um fenômeno físico molecular e que se dissemina e

tende a aumentar com o tempo causando a ruína dos rotores, válvulas, propulsores.

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2 – Causas prováveis:

A Cavitação normalmente é causada por:

• Altura estática de sucção;

• Velocidade do fluido muito alta (que para uma mesma seção transversal varia de acordo com a

vazão);

• Rugosidade das paredes dos tubos;

• Comprimento da tubulação de sucção;

• Perdas de cargas localizadas devidas às peças intercaladas nesta parte da instalação;

• Bomba de sucção não afogada / Altura da bomba de sucção;

3 – Exemplo:

Amostra 1

Após análises realizadas em amostras, verificamos que as peças foram submetidas a uma velocidade de

escoamento do fluido muito alta, tornando a região das tampas - que vemos nas fotos abaixo - de baixa

pressão ou até de pressão negativa, fato esse que ocorre pela perda de carga em peças que possuem

regiões com cavidades.

De acordo com o Manual de Instalação Mipel pagina 36 item 4.4.3, nestes casos podemos afirmar que

“os efeitos da cavitação” principalmente sobre as válvulas e bombas são imediatos, muitas vezes em

forma de ruído e principalmente corrosão, como podemos comprovar nas fotos abaixo.

Desgaste da peça em função da cavitação

Amostra 2

Na instalação abaixo, as válvulas são utilizadas em um sistema de refrigeração