HM380 Cavitação em Bombas - Equipamento Didáctico - Equipamento para Formação Profissional - Equipamento para Laboratório de Mecânica dos Fluidos

1. Visão geral do produto
1.1 Introdução à cavitação
A cavitação em bombas de água refere-se ao processo no qual as bolhas na área de baixa pressão do sistema de bombagem são comprimidas e colapsam rapidamente à medida que a água atinge a área de alta pressão, causando a deterioração do desempenho hidráulico e danos nos componentes do sistema.
Quando a margem de cavitação efectiva da bomba de água é inferior à margem de cavitação necessária, e a pressão parcial na bomba desce para a pressão de vaporização saturada à temperatura do líquido, as impurezas, as partículas sólidas minúsculas ou os núcleos gasosos na interface líquido-sólido (presentes no espaço entre as superfícies de contacto) crescem rapidamente, formando bolhas de cavitação. Ao atingirem a zona de alta pressão com o fluxo de água, colapsam rapidamente devido à compressão do líquido envolvente. Na zona de colapso por cavitação, a superfície metálica é sujeita a uma força de golpe de ariete, cuja frequência pode atingir dezenas de milhares de vezes por segundo, e atua numa área muito pequena, pelo que a sua tensão pode atingir milhares de pressões atmosféricas. A aplicação frequente de uma tensão tão grande provoca a deformação plástica e o endurecimento da camada superficial do metal, resultando em fadiga local e microfissuras, que promovem o desenvolvimento da cavitação. Os componentes metálicos quebram e desprendem-se. A cavitação pode ocorrer na parte traseira e frontal das pás do impulsor ou entre o bordo exterior do impulsor e a parede da câmara do impulsor. Geralmente, a cavitação nas bombas de água reduz o caudal, a altura manométrica, a potência e a eficiência da bomba, provocando vibração e ruído na unidade, reduzindo a vida útil do equipamento e afetando a segurança da engenharia. A situação é mais grave com bombas que captam água de rios com elevado teor de areia.
1.2 Causas da cavitação nas bombas de água:
Quando a pressão de entrada da bomba é inferior à pressão de vapor saturado a esta temperatura, o líquido vaporiza. Ao mesmo tempo, o gás dissolvido no líquido pode escapar, formando um grande número de pequenas bolhas de vapor que se seguem ao líquido. Ao entrarem no canal de fluxo do impulsor, quando a pressão gerada pela rotação do impulsor é superior à pressão de vapor saturado, estas pequenas bolhas de vapor condensam-se e extinguem-se, formando uma cavidade. Nesse momento, o líquido envolvente desloca-se a alta velocidade em direção à cavidade, e as partículas do líquido colidem entre si, formando um golpe de ariete local, que faz com que a pressão local atinja centenas de atmosferas. Quanto maior for a bolha, maior será o golpe de ariete local quando esta se condensa e se extingue. A velocidade deste impacto hidráulico é muito elevada, com uma frequência até 2500 vezes por segundo, e o impacto violento ocorre na superfície do impulsor, provocando corrosão mecânica. O fenómeno abrangente descrito acima, de vaporização, condensação, impacto e erosão do metal pelo líquido, é designado por cavitação.

1.3 Danos por Cavitação
Quando a bolha de vapor se extingue, as partículas do líquido colidem umas com as outras, produzindo ruído. Em casos de cavitação severa, ocorre vibração. O caudal, a altura manométrica e a eficiência são significativamente reduzidos, e ocorre o fenómeno de "evacuação". Ao mesmo tempo, o rotor sofre desgaste devido à erosão por cavitação. Pode ainda perfurar as pás e a cobertura. A cavitação leva ao baixo desempenho da bomba, ao funcionamento instável do equipamento, à fadiga e erosão dos materiais da superfície metálica, bem como ao aumento do ruído e da vibração. Por conseguinte, é necessário analisar, pesquisar e monitorizar a cavitação em bombas de água durante o projeto e a gestão operacional, e tomar medidas de proteção eficazes em tempo útil.
1.4 Introdução do Produto
Este produto pode ser utilizado para demonstrar o efeito da cavitação no rotor de uma bomba centrífuga. A carcaça da bomba e os tubos na entrada da bomba são feitos de plástico transparente para observar o processo de cavitação. Ao tirar uma fotografia com um tempo de exposição (flash) curto, este método permite captar uma excelente imagem das bolhas. As válvulas de entrada e saída da bomba permitem ajustar o caudal e a pressão conforme necessário. A pressão na entrada e na saída é apresentada em dois manómetros. O depósito de água possui um aquecedor, e a temperatura da água pode ser controlada. Simultaneamente, são apresentadas a temperatura da água, o caudal e a velocidade da bomba no reservatório. A água é arrefecida pelo sistema de abastecimento de água.
2. Parâmetros de desempenho
Dimensões: C x L x A 1000 x 630 x 590 mm
Peso: <70 kg
Voltagem: AC220V 50HZ
Bomba de água: potência 370 W, caudal 3 m³/h, altura manométrica: 14 metros
Reservatório de água: 20 L
Pressão (entrada): -1…0 bar
Pressão (saída): 0…1,5 bar
Temperatura: 0…60 °C