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Afinal, o que é cavitação?
Cavitação é o nome dado para o fenômeno de geração de bolhas de vapor no escoamento de líquido.
Essas bolhas são o próprio líquido que vaporiza e isso acontece quando a pressão do escoamente atinge a pressão de vapor do líquido.
Por exemplo, a água vaporiza a 100 oC na pressão atmosférica, isso significa que para a temperatura de 100 oC, a pressão de vapor da água é a pressão atmosférica.
A formação de bolhas por si só não é o problema. Ele acontece quando a pressão volta a subir e as bolhas começam a implodir.
Isso acontece de uma forma tão abrupta e severa que gera ondas de choque capazes de remover materiais dos componentes.
Esse tema é largamente discutido em bombas, justamente porque a pressão do escoamento vai caindo a medida que o escoamento vai avançando, daí a preocupação com o NPSH.
Mas e e na válvula, porque acontece?
Temos dois fenômenos envolvidos.
O primeiro é chamado la mecânica dos fluidos de equação da continuidade. Esta nos mostra que sempre que num escoamento de líquido acontece uma diminuição de seção acontece um aumento de velocidade nessa seção.
O segundo é a equação da equação da energia, também da mecânica dos fluidos. Esta relaciona a energia em duas seções ao longo do escoamento.
A energia mecânica do fluido é composta pelas energias de pressão (ligada a pressão), cinética (ligada a velocidade) e potencial (ligada a posição vertical).
A potencial não se altera significativamente, no entanto, um aumento na velocidade irá aumentar a energia cinética e pra compensar a energia de pressão tem que diminuir, acha vista não ter fornecimento de energia no trecho.
No trecho da animação da UE System Inc, temos a representação de uma válvula gaveta parcialmente aberta.
Isso provoca um aumento de velocidade na seção com uma consequente queda de pressão.
Se essa queda de pressão for suficiente para atingir a pressão de vapor do líquido teremos a formação de vapor.
Acontece que depois da válvula a seção volta para condição inicial, o que fará a velocidade diminuir e consequentemente a pressão voltar a subir, fazendo portanto as bolhas geradas antes implodir como ilustrado na animação.
Diferentemente como é possível com as bombas, não tem muito o que se fazer para combater a cavitação em válvulas, tendo em vista que é inerente ao processo.
Talvez aumentar o diâmetro ou reduzir a vazão, mas isso podem trazer outras consequências que não iremos abordar hoje.
A válvula gaveta não é uma válvula apropriada para se fazer controle de vazão, e portanto, não é recomendado se trabalhar com ela da forma ilustrada na animação, no entanto, essa prática é muito comum com essa válvula.
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