Em sistemas hidráulicos, é possível se deparar com alguns fenômenos que podem ser prejudiciais tanto para este sistema quanto para as máquinas e outros componentes que o complementam.
O Golpe de Aríete, por exemplo, é um desses possíveis fenômenos, o qual produz ruídos e vibrações em tubulações devido aos choques do fluido nas suas paredes, ocorrendo, principalmente, pelo condensado em alta velocidade e a condensação súbita de vapor.
Outro possível fenômeno que pode prejudicar a integridade física e funcional de sistemas hidráulicos, é a cavitação.
Este nome é comumente mencionado quando o assunto se refere aos cuidados necessários para com o sistema hidráulico.
E, por causa deste fenômeno, é requerida uma rigorosa manutenção preventiva e preditiva nesse tipo de sistema, a fim de evitar danos aos maquinários (como em rotores de bombas e turbinas hidráulicas) e dispositivos (como válvulas e pistões).
Mas se esses equipamentos hidráulicos estão presentes em praticamente todos os sistemas hidráulicos, como se pode evitar o fenômeno da cavitação?
Bom, primeiramente, para que você possa evitá-la, é imprescindível que você, primeiramente, conheça mais sobre o assunto.
Então, se você quer evitar uma grande dor de cabeça com o seu sistema hidráulico e quer saber o que é a cavitação e quais são as medidas para evitá-la, nos acompanhe neste texto.
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O que é a Cavitação?
Como já foi dito, a cavitação é um fenômeno físico que pode ocorrer em sistemas hidráulicos e, quando se faz presente, prejudica os componentes deste sistema.
Basicamente, este problema é causado pela aparição e acúmulo de bolhas de vapor em líquidos, independente da sua viscosidade, formando as chamadas “cavidades”.
Mas você pode pensar “já que bolhas são as causas principais, eu terei que me preocupar com a cavitação somente em sistemas hidráulicos em que o fluido está aquecido?”
Na verdade, não. O parâmetro responsável por ocasionar essas bolhas no fluido pode ser tanto a temperatura quanto a pressão.
A presença de bolhas no fluido transportado também ocorre quando a pressão do fluido é reduzida à pressão de vapor saturado e isso ocorre porque, quando um fluido em escoamento é acelerado, a sua pressão é reduzida de modo que a sua energia seja mantida a mesma.
Já quanto à temperatura, o fluido aquecido sofrerá cavitação desde que a pressão de aspiração (ponto da bomba que está em contato com o líquido ainda não pressurizado).
Quais as consequências desse fenômeno físico?
Se você tem dúvidas se o seu sistema hidráulico está com cavitação ou não, fique tranquilo, pois a sua presença deixa indícios.
As chamadas cavidades, ocasionadas por bolhas, se colapsam ao se chocarem com as paredes das tubulações e, principalmente, na saída das bombas, onde a pressão é maior que a pressão de vapor do líquido e colapsam as bolhas geradas pela baixa pressão.
Assim, esses colapsos simultâneos das cavidades implicam em alguns problemas, como:
- Altas vibrações no sistema hidráulico: que pode ser notado através dos significativos ruídos provenientes da implosão;
- Pontos de aquecimento: quando o fluido volta ao estado líquido, depois que as bolhas implodem, ocorre a liberação de energia em forma de calor e isso pode implicar no desgaste de válvulas de controle com diferenciais de alta pressão e em pontos de aspiração das bombas;
- Diminuição da taxa de fluxo da bomba: visto que ocorre a diminuição da pressão do sistema, devido ao enchimento incompleto da região dos rotores da bomba;
- Erosão nos rotores: os rotores presentes nas volutas das bombas farão com que a pressão do líquido aumente e forçará a implosão das bolhas;
- Redução de eficiência: será necessária uma maior energia para realizar uma mesma pressão de trabalho da bomba, se comparada em condições normais (em que não há cavitação);
Quais as medidas para evitar a cavitação?
Já que você aprendeu sobre o que é a cavitação e quais as suas consequências, nada melhor do que aprender, agora, como evitá-la, certo?
Afinal de contas, você não quer ter um problema desses no seu sistema hidráulico.
Como já foi abordado acima, umas das consequências causadas pela cavitação são a vibração e o aumento de calor em pontos de cavitação (como a região de descarga da bomba).
Então, uma das estratégias para evitar a cavitação, é utilizar sensores de vibração e temperatura em pontos estratégicos do sistema hidráulico, como na área de descarga de bombas, de modo que o monitoramento em tempo real indique o início da falha.
Além disso, a partir das consequências mencionadas, também é possível tomar outras ações de modo que a cavitação seja evitada, tais como:
- Diminuir a velocidade de escoamento
- Ajustar a pressão mínima de entrada da bomba, de modo que esteja acima da altura piezométrica absoluta necessária para a aspiração;
- Tendo ainda relação com o item anterior, é necessário posicionar a bomba em uma altura tal que a pressão de sucção da bomba não seja prejudicada pela altura de sucção da bomba;
- Atentar-se aos indicadores de limite de operação e rendimento do equipamento, segundo o fabricante, visto que uma redução repentina dos mesmos pode ser motivo de suspeita de cavitação;
- Visto que a pressão e temperatura são parâmetros que podem acarretar no aparecimento de bolhas de vapor, o Diagrama de Fases poderá ser um indicador do ponto em que a combinação de pressão e temperatura fazem com que o fluido torna-se vapor;
- Diminuir a temperatura do fluido;
- Afogar a bomba e ou abaixar o ponto de sucção da bomba (se viável economicamente);
- Aumentar o nível de líquido do tanque de sucção, desde que viável;
- Aumentar a pressão do tanque reservatório de líquido, se possível e viável;
- Atentar-se aos joelhos, cotovelos e filtros na tubulação, visto que as perdas de carga na tubulação podem diminuir a pressão de sucção da bomba;
- Atentar-se, também, à relação entre o diâmetro nominal (DN) da tubulação e a bitola da válvula, optando por válvulas de bitola maior que o DN da tubulação;
- Optar por válvulas com menor queda de pressão.
Entender o que está por trás de problemas como a cavitação e os golpes de aríete, é a melhor maneira de tomar medidas que evitem ou, pelo menos, minimizem a incidência deles.
