Cavitação e Seus Efeitos

Ao longo da minha carreira com engenheiro de vendas atendendo empresas químicas, petroquímicas, de papel e celulose, entre outras, pude testemunhar a ocorrência da cavitação em diversos equipamentos e também os seus efeitos nocivos ao equipamentos e aos selos mecânicos.

Se você trabalha ou já trabalhou em empresas que operam algum tipo de fluido, como as empresas químicas, petroquímicas, farmacêuticas, alimentícias, de papel e celulose, entre outras, certamente, você já ouviu falar do termo "Cavitação".

Mas afinal, o que é cavitação?

Cavitação é o fenômeno de formação de bolhas vapor dentro de um escoamento de um líquido.

Mas porque ocorre essa formação de bolhas de vapor em um escoamento?

Para entender esse fenômeno, temos que falar sobre termodinâmica e o chamado estado termodinâmico.

Através do estado termodinâmico podemos identificar se uma substância se encontra na fase sólida, líquida ou gasosa.

Um estado termodinâmico pode ser determinado quando conhecemos duas propriedades da substância, como por exemplo, pressão e temperatura, pressão e entropia, entalpia e entropia, volume específico e pressão, e por ai vai.

Vamos ficar mais fácil entender, vamos usar o exemplo da água que todo mundo conhece. Na pressão atmosférica, se a temperatura da água for igual ou menor a zero graus célsius, temos a água na forma sólida, se a temperatura estiver entre zero e 100 graus célsius, a água estará na forma líquida, e por fim, se a temperatura estiver acima do 100 graus célsius, teremos a água na forma de vapor.

Mas, e se tivermos um sistema cuja água esteja a 200 graus célsius e 20 bar de pressão, a água estará líquida ou na forma de vapor?

A resposta não será tão óbvia como no primeiro caso. Para responder temos que consultar uma tabela termodinâmica.

Mas o que isso tem a ver com a cavitação?

Como mostramos com o exemplo, temos água na forma de vapor para temperaturas e pressões diferentes. Quanto maior for a pressão, maior será a temperatura que a água irá vaporizar.

Aqui podemos introduzir um conceito importante, que é o conceito de "Pressão de vapor".

Pressão de vapor é a pressão na qual o líquido começa a vaporizar. A temperatura da água vaporiza a 100 graus célsius quando o sistema está sujeito a pressão atmosférica, portanto, podemos dizer que a pressão atmosférica é a pressão de vapor da água para a temperatura de 100 graus célsius.

Demos como exemplo a água, mas isso acontece com qualquer substância.

Dito isso, podemos explicar a cavitação.

Quando a pressão de um sistema, por qualquer motivo cair a ponto de atingir a pressão de vapor do líquido, veremos a formação de bolhas no escoamento e consequentemente, a cavitação.

Mas agora vem a pergunta que não quer calar, e daí? E porque esse assunto é importante?

Acontece que os sistemas, normalmente, são compostos por bombas que são as responsáveis por promover o escoamento do líquido. E nesses equipamentos a pressão voltam a subir. Atingindo pressões acima da pressão de vapor do líquido.

Quando isso acontece, as bolhas implodem. Essa implosão é tão violenta que geram impactos e choques nas partes rígidas do equipamento, removendo material, ou seja, literalmente "cavucando" o material da bomba ou componente hidráulico.

Nas fotos a seguir, você pode ver uma bomba de vácuo de anel líquido, com o rotor totalmente danificado devido a cavitação.