A cavitação é um problema amplamente conhecido que ocorre nas bombas e resulta em danos significativos e outras consequências indesejáveis. Para evitar danos, a bomba deve ser monitorada quanto à formação e à ocorrência de cavitação. Este artigo descreve diferentes opções relacionadas ao monitoramento e à proteção contra cavitação para atender a qualquer aplicação.
Cavitação é a formação de bolhas de ar dentro de uma bomba como resultado de uma queda de pressão do líquido em fluxo. À medida que essas bolhas de ar se movem, a pressão aumenta, resultando na implosão das bolhas de ar. A implosão das bolhas de ar na superfície da carcaça da bomba ou do impulsor resulta em danos e problemas de desempenho. Há dois tipos de cavitação:
- A cavitação por sucção pode ocorrer quando uma bomba está sob condições de baixa pressão ou alto vácuo. Como a bomba não está recebendo vazão suficiente, bolhas se formam no impulsor. Quando essas bolhas passam para o outro lado (descarga) da bomba e são comprimidas pelo líquido, elas implodem.
- A cavitação de descarga pode ocorrer quando a pressão durante a descarga é excessivamente alta. Devido à alta pressão, torna-se difícil para o fluido deixar a bomba, fazendo com que ele circule dentro dela. Isso pode causar um vácuo e a formação de bolhas de ar, o que, por sua vez, causa danos ao impulsor e à carcaça da bomba.
A cavitação de longo prazo leva a falhas no bombeamento, como a destruição da carcaça e do impulsor da bomba. Outros efeitos da cavitação são o ruído excessivo e o uso de energia.
Configurações para monitorar a cavitação
Há diferentes configurações para poder monitorar a cavitação. A configuração mais adequada para a aplicação depende da aplicação e/ou das demandas do cliente. Há três configurações distintas:
1. Sensor 4-20mA
Ao usar um sensor de 4-20 mA, o cliente deve determinar o valor limite desejável e configurá-lo no DCS/PLC. O DCS/PLC é então usado para gerar um alarme quando esse valor-limite é excedido. Para determinar o valor limite, é necessário criar uma situação de cavitação na bomba. Uma grande desvantagem dos sensores de 4-20 mA é que eles fornecem um valor geral das vibrações, tornando impossível distinguir a cavitação de outros fatores que podem causar vibrações excessivas. Uma configuração típica ao usar um sensor de 4-20 mA é a seguinte:
2. Transmissor programável
Assim como na configuração mencionada anteriormente, o teste de cavitação deve ser realizado pelo cliente. A frequência em que a cavitação ocorre é determinada e, em seguida, usada para filtrar os dados. O valor de alarme desejado é enviado a um DCS/PLC ou usado para acionar um relé. Um acelerômetro padrão de 100mV/g é usado para enviar o sinal de vibração bruto para o transmissor. O transmissor processa esse sinal e fornece dois sinais de 4-20 mA que podem ser calculados em duas bandas de frequência diferentes. Isso permite distinguir entre as vibrações resultantes da cavitação e as causadas por outros desvios, como desequilíbrio e danos ao rolamento. Uma configuração típica é a seguinte:
3. Transmissor de monitoramento de condições (VibroSmart)
Essa configuração usa os mesmos sensores que a configuração do transmissor. Como na configuração anterior, o sinal de 4-20 mA é calculado em uma frequência livremente configurável. Entretanto, é usado um tipo mais avançado de transmissor. Por meio do Modbus, podem ser geradas até 10 saídas calculadas diferentes por sinal. Isso permite distinguir entre erros específicos da máquina no sistema de controle. Alguns erros de máquina têm uma faixa de frequência específica, que pode ser calculada de forma independente. Isso permite atribuir diretamente os desvios no comportamento da vibração a um erro específico e iniciar imediatamente a ação necessária. Os dados não filtrados podem ser salvos em um PC local ou enviados por meio de uma rede, o que permite o monitoramento remoto das condições.
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Uma configuração típica:
