O que significa cavitação?
A cavitação é a formação de cavidades de fase de vapor, ou bolhas, dentro de um líquido, geralmente devido a mudanças rápidas na pressão localizada. Várias peças mecânicas, como bombas, válvulas de controle e hélices, podem causar cavitação.
Existem dois tipos de cavitação:
- A cavitação inercial refere-se à formação de cavidades de vapor, que entram em colapso rapidamente, causando uma onda de choque.
- A cavitação não inercial é a oscilação do tamanho e forma das cavidades de vapor.
O aspecto mais crítico da cavitação são as ondas de choque que se formam na cavitação inercial. Essas ondas de choque podem causar vários tipos de danos, como danos por cavitação, desgaste e corrosão. Para evitar os aspectos danosos da cavitação, as peças mecânicas marítimas e os componentes de fluxo de líquido devem ser projetados para minimizar a formação de cavitação.
Industriapedia explica a cavitação
A cavitação ocorre quando uma queda de pressão ocorre dentro de uma região de um fluido para um ponto abaixo da pressão de vapor do fluido na temperatura atual. Nesse ponto, ocorre a mudança do estado líquido para o gasoso, criando uma bolha. A queda de pressão pode ser alcançada de várias maneiras, incluindo a aceleração do líquido, como em uma cachoeira ou hélice, ou submetendo o líquido a uma entrada de energia, como pulsos de laser, descargas elétricas ou campos acústicos.
Depois que as cavidades são criadas, as bolhas de baixa pressão não conseguem sustentar sua forma porque estão cercadas por um fluido de alta pressão e, posteriormente, colapsam. O colapso da bolha faz com que o gás interno se pressurize e aqueça, e uma onda de choque se forma com alta pressão e temperatura. Ruído e luz também podem se formar. Como as peças mecânicas podem causar cavitação, essas ondas de choque podem ocorrer próximas à superfície da peça, causando danos e corrosão. A superfície corroída causa mais turbulência do fluido e, por sua vez, causa mais cavitação. Assim, a cavitação danifica continuamente a superfície e facilita a corrosão do metal.
Dados os perigos da cavitação, os engenheiros criaram métodos para reduzir sua ocorrência e prolongar a vida útil das peças mecânicas. Uma opção é redesenhar os componentes de maior risco com base em grandes quedas de pressão e altas temperaturas. Em alguns casos, a diferença entre a pressão estática e a pressão de vaporização pode ser aumentada, o que diminui a chance do líquido atingir a pressão de vaporização e formar bolhas de baixa pressão. Finalmente, colocar componentes mecânicos em áreas mais frias do sistema ou diminuir a temperatura do sistema diminui a probabilidade de cavitação porque a pressão de vapor depende da temperatura.