Diagnosticando Cavitação

1. Definição: O que é Cavitação?

Cavitação é um fenômeno destrutivo que ocorre em bombas e outros sistemas hidráulicos. É a formação rápida e o colapso violento (implosão) de bolhas de vapor em um líquido. Isso acontece quando a pressão estática do líquido cai abaixo de sua pressão de vapor.

Embora frequentemente descrita como um som de “chiado” ou “chocalho de bolinhas de gude”, a cavitação é uma fonte significativa de vibração e pode causar danos erosivos graves aos impulsores e carcaças da bomba. É um sinal de um problema hidráulico, não mecânico, mas é facilmente detectável com análise de vibração.

2. Os dois tipos de cavitação

a) Cavitação por Sucção

Esta é a forma mais comum de cavitação. Ocorre quando a bomba está "privada" de fluido, o que significa que a Altura de Sucção Positiva Líquida Disponível (NPSHa) é menor que a Altura de Sucção Positiva Líquida Requerida (NPSHr) pela bomba.

• Mecanismo: A baixa pressão no olho do impulsor faz com que o líquido ferva, formando bolhas de vapor. À medida que essas bolhas são transportadas para as regiões de maior pressão das palhetas do impulsor, elas colapsam violentamente.
• Causas: Um filtro de sucção entupido, uma válvula de sucção parcialmente fechada, uma linha de sucção muito longa ou muito pequena em diâmetro, ou a bomba sendo necessária para elevar o fluido de uma altura muito grande.

b) Cavitação de descarga

Isso é menos comum e ocorre quando a pressão de descarga da bomba é extremamente alta, impedindo que o fluido saia da bomba.

• Mecanismo: O fluido fica preso entre as palhetas do impulsor e recircula em alta velocidade, criando uma zona de vácuo de baixa pressão onde se formam bolhas. Essas bolhas implodem ao saírem da área de baixa pressão.
• Causas: Uma válvula de descarga bloqueada ou fechada, ou bombeamento contra uma “cabeça morta” (uma linha de descarga completamente bloqueada).

3. A assinatura vibratória da cavitação

A implosão violenta de milhares de minúsculas bolhas de vapor não produz uma frequência única e precisa. Em vez disso, cria uma assinatura vibratória muito distinta:

• Ruído de banda larga de alta frequência: O principal indicador de cavitação é um aumento significativo no “ruído de fundo” do Espectro FFT, particularmente em frequências altas (tipicamente acima de 2.000 Hz). Aparece como uma "saliência" de energia aleatória e de banda larga, em vez de picos distintos.
• Aleatório e instável: A vibração é aleatória e não periódica, por isso não cria picos acentuados. A amplitude geral pode variar significativamente.
• Harmônicos potenciais da frequência de passagem da lâmina: Em alguns casos, a energia aleatória da cavitação pode excitar a frequência de passagem da lâmina (BPF = Número de palhetas × Velocidade de corrida) e seus harmônicos, mas a característica dominante ainda será o ruído de fundo de banda larga.

Se a cavitação for grave, pode causar danos secundários, como erosão do impulsor, o que pode levar a uma verdadeira falha mecânica. desequilíbrio, que apareceria como um pico alto de 1X.

4. Confirmação

Como a assinatura de vibração é um ruído aleatório, às vezes pode ser confundida com outras fontes de turbulência ou problemas relacionados ao fluxo. A confirmação pode ser obtida por:

• Audição: A cavitação geralmente produz um som audível distinto, como cascalho ou bolinhas de gude rolando dentro da bomba.
• Mudanças no processo: Em caso de suspeita de cavitação de sucção, abrir cuidadosa e lentamente a válvula de sucção (se estiver parcialmente fechada) ou limpar o filtro de sucção deve reduzir ou eliminar imediatamente o ruído de vibração de alta frequência. Este é um teste diagnóstico muito eficaz.

É essencial resolver a cavitação rapidamente, pois as implosões agem como um martelo de microjato, lascando e erodindo as palhetas do impulsor e a voluta da bomba, levando à falha prematura.

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