CavitaoFenmeno que consiste na formao de bolhas de vapor (vazios no meio fluido) que ocorre no interior de sistemas hidrulicos. Como ocorre o fenmeno da cavitao? Se na entrada da bomba p < pvapor do lquido (na temperatura em que o lquido se encontra), inicia-se o processo de vaporizao do mesmo. Nestas condies, uma grande bolha de vapor poder aparecer na seo de entrada da bomba e interromper a circulao do fluido. Em vez de bolha nica, pode ocorrer a formao de bolhas mltiplas que, ao atingirem regies de maior presso dentro da bomba, sofrem um colapso (imploses audveis seguidas de vibraes devidas ao desequilbrio) e retornam fase lquida.

CavitaoComo ocorre o fenmeno da cavitao? O colapso das bolhas de vapor, sendo acompanhado de ondas de choque, provoca corroso, desgastando e at mesmo destruindo pedaos dos rotores e dos tubos de aspirao junto entrada da bomba. O fenmeno de formao e destruio das bolsas de vapor, ou cavidades preenchidas com vapor, denomina-se cavitao.

CavitaoCaractersticas de uma bomba em cavitao queda do rendimento; aumento da potncia de eixo (bombas); queda da potncia de eixo (turbinas); marcha irregular, trepidao e vibrao das mquinas, pelo desbalanceamento que acarreta; rudo, provocado pelo fenmeno de imploso das bolhas.

Efeitos da CavitaoDependem do tempo de durao, intensidade de cavitao, propriedade do lquido e resistncia do material eroso por cavitao. A destruio das paredes da carcaa e das palhetas do rotor, provocada pelos choques, devida a dois efeitos: efeito mecnico e efeito qumico. Para reduzir a corroso das bombas, utilizam-se em sua fabricao materiais que resistem melhor aos efeitos da cavitao, dentre eles: ferro fundido; bronze; alumnio; ao fundido; ao laminado; bronze fosforoso; bronze-mangans; ao-nquel; ao-cromo e ligas de ao inoxidvel especiais. Para bombas que utilizam materiais qumicos, devem ser revestidas com neoprene.

Condies de CavitaoA queda de presso desde a entrada do tubo de suco at a entrada da bomba depende: da altura esttica de suco; do comprimento da tubulao de suco da rugosidade das paredes dos tubos das perdas de cargas localizadas devidas s peas intercaladas nesta parte da instalao. A presena de cavitao evitada atravs do projeto adequado da linha de suco minimizando o aparecimento de baixas presses. Normalmente, em bombas afogadas, ou seja, onde a hsg est localizada acima do eixo da bomba, a cavitao praticamente eliminada.

ALTURA GEOMTRICA DE SUCOA linha de suco de uma bomba o local onde geralmente as presses so baixas. Sendo assim, exatamente na linha de suco que se deve ter cuidado para que durante o bombeamento de lquidos, a presso no atinja a presso de vaporizao na temperatura que o lquido se encontra. A altura geomtrica de suco de uma bomba definida como a distncia vertical do centro do eixo da bomba e o nvel do lquido no reservatrio de suco.

ALTURA GEOMTRICA DE SUCOAltura geomtrica de suco negativa

Bomba afogada

Bomba no afogada

Altura geomtrica de suco positiva

A presso na entrada da bomba usada como referncia para a menor presso permitida na linha de suco, apesar das perdas entre a entrada da bomba e a entrada do rotor que tende a diminuir a presso at atingir a posio nas ps do rotor onde se inicia a transferncia de quantidade de movimento. Como a gua vaporiza presso e temperatura constantes, ao iniciar a cavitao a presso naquele ponto tende a manter-se constante, igual a presso de vapor do lquido, mesmo que o rotor tente impor seu abaixamento, provocando um limite na vazo para a qual ocorre a cavitao fazendo com que a curva da bomba sofra uma deformao a partir daquele ponto.

NPSH requerido e NPSH disponvelPara se evitar o fenmeno da cavitao, os fabricantes definem, em funo da vazo, qual o valor da energia que deve existir na flange de suco da bomba, para que na entrada do impelidor a presso esteja ainda superior da vaporizao. A este valor deu-se o nome de NPSH requerido (Net Positive Suction Head required) ou simplesmente NPSHr, que 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 poo de suco

NPSH requerido e NPSH disponvel Para que a bomba no cavite, demonstra-se que a altura geomtrica de suco dada pela expresso abaixo. Ou seja, a altura de suco mxima obtida pela seguinte frmula:

h sg

p atm p v

h B h perdas

V 22 V12 2g

OBS.: 1. O valor da presso de vapor (pv) depende da temperatura, seu valor pode ser obtido por meio de tabela. 2. hB uma perda de carga interna da bomba, relacionada sua geometria e ao tipo de rotor. : fator de cavitao (no de Thoma), que mede a sensibilidade da bomba cavitao.

h B = Hm

O fator de cavitao funo da rotao especfica da bomba e de um fator (), que tem seus valores iguais a:Valor de 0,0011 0,0013 0,00145 Tipo de bomba Centrfugas radiais, lentas e normais Helicoidais hlico-axiais Axiais

O coeficiente de cavitao obtido pela seguinte expresso matemtica: 4 = . n q 3 Lembrando que a rotao especfica :

nq =

n Q H3 4

Segundo Stepanoff, nas proximidades do ponto de maior rendimento,

= 0,0012.n

4/3 q

NPSH requerido e NPSH disponvel Da equao de altura mxima de suco definida anteriormente, separando as grandezas que dependem das condies locais da instalao e aquelas que dependem das condies particulares da bomba, tem-se:

64 74 8 4 4 6444 74444 4 8 patm pv V22 V12 hsg h perdas > + hB 2gNPSHdisp : representa a disponibilidade de presso, ou energia, no flange da bomba. NPSHreq : representa a carga exigida pela bomba para poder succionar o fluido, nas condies apresentadas.

NPSH disp

NPSH req

NPSH requerido e NPSH disponvel Pode-se afirmar que, em uma instalao de bombeamento, a bomba no cavitar quando:

NPSHd > NPSHrNa prtica: NPSHd > 1,10 a 1,15 NPSHr O NPSHd uma preocupao do usurio ou projetista e o NPSHr dado pelo fabricante.

Observaes Importantes

- Quando a bomba for de dupla suco, a altura geomtrica de suco calculada para um lado do rotor. Assim, a vazo da bomba ser dividida por dois, na equao da rotao especfica (para a determinao do coeficiente de cavitao). - Os fabricantes de bombas trazem em seus catlogos a altura geomtrica de suco e/ou o NPSH requerido pela bomba. Medidas Destinadas a Dificultar o Aparecimento da Cavitao

Quando a instalao apresenta um NPSH disponvel insuficiente para uma seleo tima da bomba, existem vrios modos de se lidar com o problema. Podemos encontrar meios para aumentar o NPSH disponvel: - Elevar o nvel do lquido no tanque de suco - Abaixar a bomba - Reduzir as perdas na linha de suco - Resfriar o lquido