Cavitação - NPSH, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

Baixe Cavitação - NPSH e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity!

CAVITAÇÃO / NPSH

CURSO: Engenharia Mecânica

DISCIPLINA: Máquinas Hidráulicas

CAVITAÇÃO

Definição Clássica: Se a pressão absoluta em qualquer

Se a pressão absoluta em qualquer

ponto de um sistema de bombeamento atingir valor igual ou

ponto de um sistema de bombeamento atingir valor igual ou

inferior à pressão de vapor do líquido, na temperatura do

inferior à pressão de vapor do líquido, na temperatura do

bombeamento, parte deste líquido vaporizará, formando

bombeamento, parte deste líquido vaporizará, formando

bolhas no líquido bombeado, assim quando as bolhas

bolhas no líquido bombeado, assim quando as bolhas

alcançar a região de maior pressão absoluta, haverá

alcançar a região de maior pressão absoluta, haverá

colapso delas proporcionando o aparecimento de ondas de

colapso delas proporcionando o aparecimento de ondas de

choque, que levaram ao desgaste ou/e rompimento do

choque, que levaram ao desgaste ou/e rompimento do

CAVITAÇÃO

Em bombas centrifugas a região de mínima pressão,

Em bombas centrifugas a região de mínima pressão,

crítica para o efeito da análise da cavitação é a entrada

crítica para o efeito da análise da cavitação é a entrada

(olho) do impelidor, devido a que o líquido ainda não

(olho) do impelidor, devido a que o líquido ainda não

recebeu energia suficiente para o aumento de pressão

recebeu energia suficiente para o aumento de pressão

ou velocidade”

ou velocidade”

Cavitação e vaporização:

Cavitação e vaporização:

Na vaporização o aparecimento de bolhas é devido ao

Na vaporização o aparecimento de bolhas é devido ao

aumento de temperatura a pressão constante, enquanto

aumento de temperatura a pressão constante, enquanto

na cavitação ocorre com a redução da pressão a

na cavitação ocorre com a redução da pressão a

temperatura constante.

temperatura constante.

INCONVENIENTES DA

CAVITAÇÃO

Barulho e vibração;

Barulho e vibração;

provocados pela instabilidade

provocados pela instabilidade

gerada pelo colapso das bolhas.

gerada pelo colapso das bolhas.

Os efeitos da cavitação dependem

Os efeitos da cavitação dependem:

do tempo de duração;

do tempo de duração;

da intensidade da cavitação;

da intensidade da cavitação;

da propriedade do líquido e

da propriedade do líquido e

resistência do material à erosão por cavitação

resistência do material à erosão por cavitação.

INCONVENIENTES

INCONVENIENTES

INCONVENIENTES DA

CAVITAÇÃO

Danificação do material;

Danificação do material; devido ao choque continuo

devido ao choque continuo

das bolhas contra as pás do impelidor, desgastando o

das bolhas contra as pás do impelidor, desgastando o

material e assim alterando as condiciones normais de

material e assim alterando as condiciones normais de

operação especificada pelo fabricante.

operação especificada pelo fabricante.

Segundo vários estudos experimentais, a freqüência do

Segundo vários estudos experimentais, a freqüência do

ciclo de choque é de

ciclo de choque é de 25000 ciclos por segundo

25000 ciclos por segundo , ou em

, ou em

função de grandeza

função de grandeza de 1000 atmosfera

de 1000 atmosfera de pressão

de pressão

contra o impelidor.

contra o impelidor.

CAVITAÇÃO / NPSH



CAVITAÇÃO

CAVITAÇÃO :Uma intensa formação de bolhas

:Uma intensa formação de bolhas

de vapor na zona de baixa pressão da bomba e

de vapor na zona de baixa pressão da bomba e

posterior colapso destas bolhas na região de

posterior colapso destas bolhas na região de

alta pressão;

alta pressão;



NPSH

NPSH

: é a pressão mínima em termos

: é a pressão mínima em termos

absolutos, em metros de coluna de água, acima

absolutos, em metros de coluna de água, acima

da pressão de vapor do produto , a fim de evitar

da pressão de vapor do produto , a fim de evitar

a formação de bolhas de vapor.

a formação de bolhas de vapor.

EQUACIONAMENTO DA

CAVITAÇÃO EM BOMBAS

2 g

p V

Z h ou h

p

h

2

fs fs

s fs s

s

s

atm

s s

p

h absoluto  h 

atm vapor

d s

p p

NPSH h

2

rel 1

2

1

R fi

V V

NPSH h



Específico do fabricante.

Específico do fabricante.

Bomba

Bomba

Obtido para o sistema em

Obtido para o sistema em

estudo

estudo

EQUACIONAMENTO DA

CAVITAÇÃO EM BOMBAS

2

rel 1

2

1

R fi

V V

NPSH h



Específico do fabricante.

Específico do fabricante.

Bomba

Bomba

h ;

fi

V ;

1

V ;

rel  1

Perda de carga entre o flange de sucção e o olho do impelidor

Perda de carga entre o flange de sucção e o olho do impelidor

Velocidade absoluta no olho do impelidor

Velocidade absoluta no olho do impelidor

Característica da bomba

Característica da bomba

Velocidade relativa no olho do impelidor

Velocidade relativa no olho do impelidor

CAVITAÇÃO / NPSH

NPSH ( N

N et

P

P ositive

S

S uction

H

H ead)



Representa a disponibilidade de energia com

que o líquido penetra na boca de entrada da

bomba.



Alguns autores utilizam o termo APLS, “

Altura Positiva Líquida de Sucção” ou “Altura

de Sucção Absoluta”.



Para efeito de estudo e definição, o NPSH

pode ser dividido conforme segue:

NPSH (

N

N et

P

P ositive

S

S uction

H

H ead)



Pode-se calcular o NPSH requerido através de

fórmulas empíricas, quando não houver registro das

características da bomba.

[ ]

4 / 3 2 / 3

NPSH n Q m

req

















BH axiais

BH diagonais

BH radiais

Q vazão m s

n rotação rpm







1. 00145

2. 00130

3. 00110

[ ³/ ]

[ ]



REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DO

NPSH REQUERIDO



NPSH DISPONÍVEL: é uma característica da

instalação em que a bomba opera, e da

pressão disponível do líquido no lado de

sucção da bomba.

NPSH (

N

N et

P

P ositive

S

S uction

H

H ead)



O NPSH disponível pode ser calculado através de duas

fórmulas:



NPSH disponível na fase de projeto:

geos p

rs atm v

disp

H H

P P P

NPSH   



Prs – pressão no reservatório de sucção (kgf/cm²)

Patm – pressão atmosférica local (kgf/cm²)

Pv – pressão de vapor do líquido na temperatura de bombeamento (kgf/cm²)

Hgeos – altura geométrica de sucção (positiva ou negativa) (m)

Hp – perdas de carga na sucção(m)

γ – peso específico do fluido na temperatura de bombeamento (kgf/dm³)

NPSH (

N

N et

P

P ositive

S

S uction

H

H ead)