Ao contrário do que se pensa, os sistemas de bombeamento podem ser mais complexos do que parecem.
A área de máquinas de fluxo não aborda apenas os cálculos de pressão e vazão de fluido para diferentes bombas, a escolha de equipamento e homologação.
Os engenheiros devem também ter conhecimento técnico para lidar com problemas que possam surgir.
E se você atua há um bom tempo na área, há grandes chances de você ter se deparado com falhas inesperadas e um ruído característico que lembra pequenas pedras batendo contra os canos.
Esse sintoma, chamado de cavitação, pode indicar um problema crônico e perigoso para a vida útil da sua bomba.
Embora seja um fenômeno complexo, a cavitação pode ser controlada e até evitada com algumas práticas simples que envolvem o uso de dispositivos industriais.
Neste texto, vamos explorar como isso acontece e quais soluções podem prolongar a vida útil das bombas industriais, reduzindo custos com manutenção e paradas inesperadas.
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O que é a cavitação?
Na universidade, o fenômeno da cavitação é mencionado inúmeras vezes ao longo da jornada de aprendizado.
No início, esse nome vem junto de um alerta “não faça isso para que não ocorra a cavitação”, o qual respeitamos até o momento em que conhecemos o fenômeno e suas características e, então, nossas ações incluem evitá-la.
Mas, o que é a cavitação?
A cavitação é um fenômeno que ocorre quando o líquido que entra na bomba não possui pressão suficiente para se manter no estado líquido, fazendo com que pequenas bolhas de vapor se formem dentro do sistema.
A partir do momento em que essas bolhas são comprimidas e colapsam, geram-se impactos localizados, os quais são capazes de desgastar componentes da bomba, como o impulsor e a carcaça.
Como identificar a cavitação
A cavitação pode ser identificada a partir de alguns sinais que exigem atenção em quaisquer sistemas de bombeamento. Entre os sinais mais comuns de cavitação estão:
- Vibrações incomuns na bomba;
- Aumento de temperatura em pontos localizados (veja o tipo de cavitação);
- Desgaste acelerado de vedantes e rolamentos;
- Erosão do impulsor;
- Ruído intenso, semelhante a pedras dentro dos canos.
Leitor, esses sinais merecem atenção, uma vez que a cavitação não seja controlada, pode implicar na falha prematura da bomba, aumento nos custos operacionais e, em casos mais graves, paradas inesperadas.
Tipos de cavitação
A cavitação pode ocorrer de dois modos principais, sendo que cada um exige uma abordagem específica para ser solucionado.
Vamos conhecê-los?
1. Cavitação por vaporização
A cavitação por vaporização pode ocorrer quando a pressão de sucção (entrada) da bomba é muito baixa para manter o fluido em estado líquido.
Na engenharia, analisa-se o parâmetro que define a pressão mínima necessária para isso, o qual é chamado de NPSH (Net Positive Suction Head).
Então , atenção: caso o NPSH disponível no sistema seja menor que o exigido pela bomba, ocorrerá a formação de bolhas e, consequentemente, a cavitação.
2. Cavitação de descarga
Aqui, lidamos com a cavitação no lado de descarga da bomba.
A condição para a cavitação de descarga, é: se a pressão de descarga for muito alta, o fluido é forçado a circular em velocidades muito altas dentro da carcaça da bomba, sendo que em um caso normal o fluxo sairia pelo sistema.
Deste modo, o fluxo anormal consequente cria zonas de baixa pressão, que resultam no colapso das bolhas de vapor e nos danos característicos da cavitação.
Como reduzir a cavitação
É claro que não vamos apresentar apenas o problema sem mostrar como resolvê-lo.
A boa notícia é que a cavitação pode ser controlada com estratégias relativamente simples, as quais envolvem ajustes no sistema e tecnologias avançadas de automação.
1. Ajustes no sistema
O sistema de bombeamento pode receber alguns ajustes para evitar a cavitação, ou seja, a mão de obra até este ponto é o suficiente. Entre os ajustes, destacam-se as seguintes ações:
- Reduzir a temperatura do fluido: Um líquido mais quente evapora mais facilmente, aumentando o risco de cavitação (formação de bolhas);
- Evitar obstruções na entrada da bomba: Filtros e válvulas mal dimensionadas podem reduzir a pressão de sucção. Uma válvula mal dimensionada pode impedir a entrada de fluxo de fluido;
- Reconfigurar a tubulação: Reduzir o número de cotovelos e válvulas na linha de sucção melhora o fluxo e minimiza quedas de pressão.
2. Monitoramento com sensores de pressão
A partir deste ponto, são utilizados dispositivos industriais para garantir a eficácia da tratativa.
A instalação de sensores de pressão na linha de sucção é importante para monitorar a pressão em tempo real.
Esses sensores podem se conectar a um PLC ou outro controlador, para ajustar automaticamente a velocidade da bomba quando a pressão se aproxima de um nível crítico.
3. Uso de inversores de frequência para bombeamento
O inversor de frequência é, de longe, uma das soluções mais eficientes para evitar a cavitação. Um inversor destinado a aplicações de água (bombeamento) é ainda mais vantajoso, uma vez que este possui algoritmos “anticavitação” integrados.
Diferente dos sensores convencionais, esses inversores detectam a cavitação analisando ondulação de torque, instantaneamente e diretamente do eixo do motor.
Assim, o inversor de frequência ajusta automaticamente a velocidade da bomba para evitar danos, diante da identificação e confirmação de padrões que indicam a formação de bolhas de vapor.
Se você acha esses benefícios insuficientes, confira outras propostas que os inversores oferecem:
- Resposta mais rápida do que sistemas baseados apenas em sensores e PLCs;
- Redução de custos, evitando a necessidade de hardware adicional;
- Prolongamento da vida útil da bomba, reduzindo a necessidade de manutenção corretiva.
4. Escolha adequada da bomba
É importante frisar, pela última vez, que selecionar uma bomba com NPSH adequado é essencial para evitar a cavitação.
Assim, orientamos-lhe a avaliar a curva de desempenho da bomba e garantir que a mesma está operando dentro dos parâmetros recomendados.
Conclusão
A cavitação, à primeira vista, pode parecer um problema complexo, visto todos os malefícios que esse fenômeno pode ocasionar em seu sistema de bombeamento.
Contudo, torna-se fácil solucionar esse problema se combinado o uso das estratégias corretas com dispositivos industriais.
Contudo, não se precipite. O primeiro passo é identificar o tipo de cavitação que está ocorrendo e, em seguida, aplicar soluções que variam desde simples ajustes no sistema até o uso de inversores de frequência avançados.
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