Porque a tubulação de sucção deve ser maior que a tubulação de recalque?

S�ntese da quarta e quinta aula da unidade 7 Índice Show Por que o diâmetro da tubulação de sucção deverá ser maior que a de recalque? Qual a diferença entre recalque e sucção? O que é tubulação de sucção e tubulação de recalque? Como calcular diâmetro de recalque e sucção? Material preparado para uma consulta r�pida. Voltar Atualizado: 01-09-2008

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7.8 Cavita��o

Nesta unidade, apresentamos o fen�meno de cavita��o observado em instala��es de bombeamento.

Para que possamos compreender o fen�meno de cavita��o, consideramos um trecho de uma dada instala��o de bombeamento representado pela figura 7.2, onde calculamos a press�o na entrada da bomba.

Aplicando a equa��o da energia de (0) a (e),temos:

Atrav�s da temperatura de escoamento do fluido, com aux�lio de um manual de termodin�mica, podemos determinar a press�o de vapor - pvapor (tens�o de vapor), que representa a press�o que para a temperatura de escoamento, ter�amos a mudan�a de l�quido para vapor em um processo isob�rico.

Se a peabs (pe + patm local ) for menor ou igual a pvapor, temos o fen�meno de evapora��o � temperatura de escoamento, que � denominado de cavita��o.

Notas:

1 → O fen�meno de cavita��o observado na entrada da bomba (peabs  < pvapor) � denominado geralmente de supercavita��o e � considerado um erro grosseiro do projetista.

2 → A press�o na entrada da bomba n�o representa o ponto de menor press�o do escoamento, este ocorre no interior do corpo da bomba, o que equivale a dizer que o fato de n�o ocorrer o fen�meno de cavita��o na entrada da bomba n�o garante que o mesmo n�o ocorra em seu interior.

Ao considerar as figuras 7.3.a e 7.3.b, verificamos que a bolha de vapor ao ser lan�ada na dire��o do difusor da bomba, onde a energia total � maior e a press�o maior que a press�o atmosfera, esta ir� sofrer a condensa��o repentina com grande libera��o de energia, ocorrendo a penetra��o do fluido nos espa�os vazios do material (fun��o do tamanho dos gr�os) do rotor, podendo promover o "arrancamento� de gr�os.

Nota: (1) � carca�a da bomba e (2) � o seu rotor.

O fen�meno de cavita��o, geralmente propicia os seguintes problemas:

1� → eros�o

2� → vibra��es

3� → diminui��o do rendimento

4o → diminui��o do tempo vida da bomba ...

As figuras 7.4 e 7.5 mostram rotores de turbina e de bomba, respectivamente, que foram submetidos ao fen�meno de cavita��o durante um dado per�odo.

Pelo fato do fen�meno de cavita��o poder comprometer todo o projeto de uma instala��o de bombeamento alguns cuidados preliminares devem ser tomados para evit�-lo, cuidados estes baseados na equa��o 7.6, onde objetiva-se trazer a pe o mais perto poss�vel da patm, ou at� mesmo superior a ela.

Nota: O gr�fico (extra�do do livro Bombas e Instala��es de Bombeamento - p�gina 198) a seguir fornece as press�es de vapor, na escala absoluta, para a �gua em temperaturas de 0� C a 100�C

Os cuidados adotados para procurar-se evitar o fen�meno de cavita��o s�o:

1� → a bomba deve ser instalada o mais perto poss�vel do n�vel de capta��o com a finalidade de diminuir Ze, ou, se poss�vel, a bomba deve ser instalada abaixo do n�vel de capta��o (bomba �afogada�) com isto Ze< 0 .

2�→ a tubula��o de suc��o deve ser a menor poss�vel com a finalidade de diminuir a Hpsuc��o.

3�→ na tubula��o de suc��o devem ser usados os acess�rios estritamente necess�rios com a finalidade de diminuir a Hpsuc��o.

4�→ o di�metro de suc��o deve ser um di�metro superior ao di�metro de recalque com a finalidade, tanto de diminuir a carga cin�tica de entrada da bomba, quanto diminuir Hpsuc��o. 

5�→ o ponto de trabalho da bomba deve estar o mais pr�ximo do ponto de rendimento m�ximo.

Nota: Por quest�o de economia, sempre que poss�vel, n�o se considera o cuidado 4� mencionado acima, j� que quanto maior o di�metro maior o custo da tubula��o.

7.9 Verifica��o do Fen�meno de Cavita��o

Como mencionado no item anterior a condi��o de peabs  > pvapor n�o � suficiente para garantir a n�o exist�ncia fen�meno de cavita��o. Por este motivo, introduzi-se um novo par�metro denominado de N P S H � Net Positive Suction Head, ou A P L S � Altura Positiva L�quida de Suc��o, ou Altura de Suc��o Absoluta; e que representa a disponibilidade de energia que o l�quido penetra na boca de entrada da bomba e que lhe permitir� atingir o bordo da p� do rotor. 

Existem dois NPSH, um fornecido pelo fabricante que � denominado de NPSHrequerido e o calculado pelo projetista que � o NPSHdispon�vel.

Para a verifica��o do fen�meno, devemos lembrar que:

1� → O NPSH da figura 7.6 representa o NPSHrequerido

2�→ A equa��o 7.7 possibilita o calculo do NPSHdispon�vel, onde a condi��o necess�ria e suficiente para que n�o ocorra o fen�meno de cavita��o �: NPSHdispon�vel   >  NPSHrequerido, ou reserva contra a cavita��o.

onde: Z0→ obtido com o PHR adotado no eixo da bomba: vS → velocidade m�dia de suc��o obtida com a vaz�o do ponto de trabalho.

Notas:

1� → N�o � nosso objetivo �esgotar� o assunto sobre cavita��o, mesmo porque este texto � b�sico.

2� → Existem f�rmulas especificas dos fabricantes para a determina��o do NPSHrequerido para exemplificar este fato fornecemos a f�rmula comumente utilizada pela Sulzer:

3�→ Mencionamos a seguir alguns materiais que na ordem crescente resistem ao fen�meno de cavita��o: F�F� → Alum�nio → bronze→ a�o fundido → a�o doce laminado → bronze fosforoso→ bronze mangan�s → a�o-cromo → ligas de a�o inoxid�vel especiais.

4� → Atualmente recorre-se a elast�meros (neoprene, poliuretano), que s�o aplicados na forma l�quida, aderindo ao metal e aumentando sua resist�ncia a cavita��o. Alguns podem, at� ser usados na recupera��o de rotores cavitados, outro m�todo � atrav�s da solda el�trica e em seguida esmerilha-se o rotor.

Nota: Existem situa��es onde n�o temos o NPSHrequerido, que � um par�metro fundamental para verificarmos o fen�meno de cavita��o, nestas situa��es pode-se recorrer ao fator de cavita��o , que tamb�m � denominado de fator de cavita��o de Thoma (Homenagem ao pesquisador Dieter Thoma)- s ouq - e atrav�s dele determina-se o , j� que:

O fator de cavita��o de Thoma pode-se ser determinado em fun��o da rota��o espec�fica (um excelente par�metro para se especificar o tipo de rotor que propicia um bom rendimento, para tal consulte o livro Bombas e Instala��es de Bombeamento � p�gina 171 a 183):

Com a rota��o espec�fica na figura 7.7 (gr�fico de Stepanof  - livro Bombas e Instala��es de Bombeamento � p�gina193 ), obtemos o fator de cavita��o de Thoma e com ele podemos determinar o NPSHrequerido pela equa��o 7.8.

� importante salientar que existem outras maneiras de determinarmos o fator de cavita��o de Thoma e uma excelente fonte de consulta � o livro Bombas e Instala��es de Bombeamento � p�ginas 192 a 194.

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