Exercícios Resolvidos de Cavitação em bombas

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Enunciado

(Adaptada) Caso uma bomba em operação sofra cavitação, cite medidas que devam ser adotadas para corrigir esse problema em termos de:

  1. Nível de líquido no reservatório que alimenta a bomba.
  2. Diâmetro da tubulação.
  3. Velocidade de rotação da bomba.

Passo 1

A cavitação em bombas é o fenômeno em que o fluido se vaporiza, por conta de uma diminuição na pressão do mesmo. Isso pode ocorrer, porque o fluido é acelerado quando chega na bomba. Como a gente sabe: se aumenta a velocidade, diminui a pressão. Então, pronto! Acontece a cavitação!

Beleza! Entendido o problema! Mas, se você estivesse com esse problema, como você solucionaria? Lembre-se de que para evitar a cavitação, devemos garantir que:

N P S H D > N P S H R

Bora discutir, então, cada em um dos itens solicitados pelo enunciado maneiras de se aumentar o N P S H D ou diminuir o N P S H R !

Passo 2

a) Nível de líquido no reservatório que alimenta a bomba.

O sistema pode ser encarado de maneira geral da seguinte forma:

Então, como que a altura do tanque de alimentação poderia aumentar N P S H D ?

Sabemos que o NPSHD é dado por:

N P S H D = p 1 ρ . g + V - 1 2 2 . g - p s a t ρ . g

Se aumentarmos a altura do tanque, aumentaremos a pressão do fluido na bomba ( p 1 ), pois maior será a energia potencial do fluido. Aumentando a pressão, estaremos consequentemente aumentando o N P S H D como desejado!

Passo 3

b) Diâmetro da tubulação.

Bom, se considerarmos a vazão constante, podemos escrever que:

Q = V . A             ⇒             Q = V . π . D 2 4             ⇒           V = 4 . Q π . D 2

Beleza, assim, vemos que a velocidade é inversamente proporcional com o quadrado do diâmetro.

Portanto, se diminuirmos o diâmetro, teremos um aumento na velocidade. E se aumentarmos o diâmetro, teremos uma diminuição na velocidade

Agora, lembra aqui que o nosso NPSHD é dado por:

N P S H D = p 1 ρ . g + V - 1 2 2 . g - p s a t ρ . g

Ou seja, podemos considerer que o NPSHD é proporcional a velocidade…

Para que a nossa bomba não cavite, queremos aumentar o NPSHD e podemos fazer isso aumentando a velocidade.

N P S H D   ↑

V   ↑

E como a velocidade é inversamente proporcional ao diâmetro, para aumentar a velocidade diminuímos o diâmetro…

V   ↑

D   ↓

Passo 4

c) Velocidade de rotação da bomba.

A velocidade de rotação é um parâmetro que se refere a bomba em si, então ela modificará o N P S H R . Como queremos que N P S H D > N P S H R , devemos, então, diminuir o N P S H R .

Sabemos que:

N P S H R = h L T 12 g + V - 2 2 2 . g + λ . V r 2 2 . g

Logo, se diminuirmos a velocidade de rotação ( V r ), estaremos diminuindo como um todo o N P S H R e, consequentemente, evitando a cavitação!

Resposta

a) Aumentar o nível de líquido no reservatório que alimenta a bomba.

b) Diminuir o diâmetro da tubulação.

c) Diminuir a velocidade de rotação da bomba.

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