Cavitação

Matéria: Ocorrência de cavitação em turbomáquinas com

líquidos: filme Examples of Cavitation Efeitos da cavitação no funcionamento das

turbomáquinas Altura de aspiração disponível Altura de aspiração crítica Velocidade específica de aspiração. Coeficiente de Thoma. Exercícios

Cavitação Cavitação: vaporização, seguida de

condensação (quase instantânea) Detecção da cavitação:

Alteração das curvas de funcionamento Observação visual de formação de bolhas Detecção de ruído e vibrações

Efeitos da cavitação: Ruído, vibrações Erosão do material Redução do desempenho (rendimento, etc.)

Ocorrência de cavitação em bombas Na situação da figura p1 é inferior à pressão atmosférica

se p1 < pvap (T) vaporização Contudo a pressão mínima ocorre no interior da bomba

pmin < pvap (T) vaporização cavitação

Ocorrência de cavitação em bombas

vappppp 1min

para não ocorrer cavitação

Ocorrência de cavitação em bombas Para que não ocorra cavitação:

vapppp 1 ppp vap 1

g

V

g

p

g

p

g

V

g

p vap

22

21

211

Instalação (Hs) Bomba (Hsi)

po

asps Zeg

V

g

p

g

p

2

2101

g

pZe

g

p vapasps

0

Hs > Hsi

Ocorrência de cavitação em bombas Altura de aspiração disponível:

só depende da instalação g

p

g

V

g

pH vap

s

2

211

Altura de aspiração crítica:

só depende da bomba g

V

g

pH si 2

21

Curvas de Hsi são fornecidas pelo fabricante:

Hsi = F(Q,N,D,,, parâmetros geométricos)

Ocorrência de cavitação em bombas

Altura de aspiração crítica (NPSH) - Hsi

(só depende da bomba)

NPSH – Net Positive

Suction Head

g

V

g

pH si 2

21

Curvas de H, e Hsi para o diâmetro original (260 mm) e após torneamento

Ocorrência de cavitação em turbinas A diferença é que na definição da altura de aspiração

disponível se incluem as perdas de carga no difusor (parte integrante do fornecimento)

Não há cavitação se Hs > Hsi

Ocorrência de cavitação

Altura de aspiração crítica:

só depende da turbomáquina g

V

g

pH si 2

21

Hsi = F(Q,N,D,,, parâmetros geométricos)

Aplicando a análise dimensional:

2

3,

ND

ND

Qf

H

H sii

Re desprezávelCoeficiente de Thoma crítico

Não há cavitação se: > i

Coeficiente de Thoma = Hs/H só depende da instalação

Ocorrência de cavitação

Velocidade específica de aspiração:

43

sgH

QNS

Velocidade específica de aspiração crítica:

343 ND

QF

gH

QNS

si

i

Não há cavitação se S < Si

É indiferente utilizar Si ou i

Ocorrência de cavitação

Velocidade específica de aspiração crítica:

3ND

Qf

H

H sii

Mesma família de máquinas geometricamente semelhantes tem mesmo (Si)max e (i )max

Coeficiente de Thoma crítico:

343 ND

QF

gH

QNS

si

i

Ocorrência de cavitação

Valores típicos: Bombas: 2,5 < (Si)max = F() < 3,5 (Si)max =

3 Turbinas: 3,5 < (Si)max = F() < 5,2 (Si)max =

4

Ocorrência de cavitação

Exercício 5 e 8

Qual a altura máxima a que pode colocar a bomba para que não ocorra cavitação em cada caso? (Zasp=0,5 m; pvap=2,45 kPa; patm=101,3 kPa)

Exercícios 5 e 8 a) – Leitura directa no gráfico

1

Exercícios 5 e 8 b)

2

3

Exercícios 5 e 8 c) – leitura directa no gráfico

4

Exercícios 5 e 8 d) – leitura directa no gráfico

5