O Que É Cavitação E Como Ela Pode Ser Controlada?

1. O que é cavitação e como ela pode ser controlada?

Quando há diminuição de pressão em um determinado ponto de um sistema hidráulico, e a pressão neste ponto atinge níveis abaixo da pressão de vapor do fluído que está sendo transportado, ocorre, pontualmente, a mudança do estado líquido para o de vapor, e com isso a formação de bolhas, esse fenômeno é chamado de cavitação, por conta da formação de cavidades na massa líquida. Essas bolhas acompanham o movimento do fluído, e quando chegam a uma área em que a pressão cresce (acima da pressão de vapor), entram em colapso e implodem, tornando-se líquido novamente.

O problema é que a implosão dessas bolhas causa ondas de choque, e quando isso ocorre próximo a uma superfície sólida, provocam trincas microscópicas nesta superfície, se o processo for constante, com o passar do tempo, irá causar a erosão da superfície.

A cavitação ocorre em certos pontos do sistema por conta da aceleração do fluído, e é um fenômeno a ser evitado, pois traz prejuízos financeiros com os danos aos componentes do sistema. As seguintes ações podem ser tomadas para controlar a cavitação:

-Elevar o nível do líquido no tanque de sucção;

-Baixar o ponto de sucção;

-Manter a tubulação sempre cheia;

-Dimensionar o sistema para que a bomba fique afogada;

-Diminuir a temperatura do fluido;

-Diminuir a velocidade de escoamento;

-Selecionar um tipo de válvula que tenha uma queda de pressão menor;

-Usar uma válvula com bitola maior que o diâmetro da tubulação.

2. Como esse fenômeno prejudica as instalações de água nas residências e prédios e no sistema de tratamento de água das cidades?

O fenômeno da cavitação afeta igualmente os sistemas de distribuições de água das cidades, e os cuidados já mencionados devem ser aplicados para controlar seus efeitos. Os prédios que possuem sistemas de bombeamento para transferência de água para os andares mais altos estão mais sujeitos ao fenômeno, uma outra característica dos prédios, principalmente os que possuem a caixa d’água em um andar muito alto, que pode contribuir para a ocorrência de cavitação é a alta velocidade que a água atinge nas tubulações dos andares inferiores.

A parte o desgaste que pode causar nos componentes de um sistema hidráulico, um dos maiores problemas que afeta as pessoas que residem em casas ou prédios afetados pela cavitação é o ruído, pois esse fenômeno causa muita vibração no interior dos sistemas e, consequentemente, um ruído excessivo que incomoda bastante os moradores.

Em contrapartida, o fenômeno da cavitação também pode ser utilizado pelas empresas de saneamento a seu favor, pois existem técnicas que utilizam esse fenômeno para o tratamento de água, através do uso de reatores de cavitação hidrodinâmica, com o intuito de gerar condições de temperatura e pressão muito elevadas com a liberação de radicais livres altamente reativos e a geração de micro turbulências, aumentando assim as taxas de fenômenos de transporte.

3. Como a cavitação presente em turbinas prejudica o funcionamento e o aproveitamento, no nível ótimo, da força hidráulica de usinas elétricas?

Em turbinas hidráulicas o mais provável é que a cavitação ocorra perto das lâminas de movimentação rápida das turbinas e na região de saída das turbinas, pois são nestas áreas que a pressão estática do líquido cai abaixo de sua pressão de vapor.

Como vimos anteriormente, a formação de bolhas de vapor na cavitação não é um grande problema em si, mas sim a onda de choque gerada pelo colapso dessas bolhas que quando ocorre próximo à superfície de componentes do sistema pode prejudicá-los, pois causa erosão da superfície. Por conta da alta frequência, as bolhas menores são mais prejudiciais às superfícies, ou seja, causam mais erosão, por outro lado, não afetam significativamente a eficiência da máquina, já as bolhas maiores, que se formam pela junção de muitas bolhas pequenas, causam a separação do fluxo de líquido e prejudica, nitidamente, o desempenho da máquina.