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O que é o Fenômeno de Cavitação em Válvulas
Criado em 03.20
O que é o Fenômeno de Cavitação
Assim como o som pode ter um impacto negativo no corpo humano, certas frequências podem causar estragos em equipamentos industriais. Quando a válvula de controle é selecionada incorretamente, há um risco aumentado de cavitação, o que levará a altos níveis de ruído e vibração que podem causar danos muito rápidos aos componentes internos da válvula e aos tubos a jusante. Além disso, altos níveis de ruído frequentemente causam vibrações que podem danificar tubos, instrumentos e outros equipamentos.
Com o passar do tempo, a válvula degrada seus componentes, e a cavitação gerada pela válvula causa danos sérios ao sistema de tubulação. Esses danos são causados principalmente pela energia de vibração e ruído, que acelera o processo de corrosão. A formação e o colapso do fluxo de constrição próximo e a jusante da bolha gerada pela vibração de grande amplitude de alto nível de ruído refletido pela cavitação. Embora isso ocorra geralmente com válvulas de esfera e válvulas rotativas no corpo da válvula, na verdade pode ocorrer em uma seção curta e de alta recuperação do corpo em forma de wafer da válvula de esfera em V, especificamente no lado a jusante da tubulação da válvula borboleta. Quando a válvula é estressada em uma posição, é fácil produzir cavitação, o que facilita vazamentos na tubulação e reparos de solda da válvula, e a válvula não é adequada para esta seção da tubulação.
Se a cavitação ocorre dentro ou a jusante da válvula, o equipamento na zona de cavitação pode ser extensivamente danificado. Estruturas de chapa ultra-fina, mola e cantilever de seção pequena, vibrações de grande amplitude podem excitar falhas de oscilação. Pontos de falha frequentes são encontrados em instrumentação como manômetros, transmissores, poços de termômetros, medidores de fluxo, sistemas de amostragem. Atuadores, posicionadores e interruptores de limite contendo molas sofrerão desgaste acelerado, e suportes de montagem, fixadores e conectores se soltarão e falharão devido à vibração.
Microcorrosão, que ocorre entre superfícies de desgaste expostas à vibração, é comum em válvulas próximas a cavitação. Isso cria óxidos duros que agem como desgaste abrasivo entre as superfícies de desgaste. Equipamentos afetados incluem válvulas de bloqueio e de retenção, além de válvulas de controle, bombas, peneiras rotativas, amostradores e quaisquer outros mecanismos rotativos ou deslizantes.
Vibrações de alta amplitude também podem rachar e corroer peças metálicas de válvulas e paredes de tubos. Partículas metálicas dispersas ou materiais químicos corrosivos podem contaminar a mídia na tubulação, o que pode ter um impacto significativo nas tubulações de válvulas sanitárias e na mídia de tubulações de alta pureza. Isso também não é permitido.
A previsão de falha por cavitação de válvulas de plugue é mais complexa e não é um simples cálculo da queda de pressão de bloqueio. A experiência sugere que é possível que a pressão no fluxo principal de fluido caia ao ponto em que a pressão de vapor do líquido é a vaporização local e o colapso da bolha de vapor na área. Alguns fabricantes de válvulas preveem falhas de erosão precoces definindo uma queda de pressão de dano inicial. O método de um fabricante de válvulas para prever danos por cavitação é baseado no fato de que é o colapso de bolhas de vapor que causa cavitação e ruído. O fabricante determinou que danos significativos por cavitação podem ser evitados se o nível de ruído calculado estiver abaixo dos limites listados abaixo.
Tamanho da válvula até 3" - 80 dB
Tamanho da válvula de 4-6 polegadas - 85 dB
Tamanho da válvula de 8-14 polegadas - 90 dB
Tamanho da válvula de 16" e maior - 95 dB
Métodos para eliminar danos por cavitação
Válvulas especiais projetadas para eliminar cavitação usam fluxo dividido e queda de pressão graduada:
"Desvio de válvula" é dividir um grande fluxo em vários pequenos fluxos e projetar o caminho do fluxo da válvula para fazer o fluxo passar por várias pequenas aberturas paralelas. Como o tamanho da bolha de cavitação é calculado pela abertura pela qual o fluxo passa. Aberturas menores fazem bolhas pequenas, resultando em menos ruído e menos danos quando
"Queda de pressão graduada" significa que a válvula é projetada para ter dois ou mais pontos de ajuste conectados em série, então, em vez de toda a queda de pressão em um único passo, ela ocorre em vários passos menores. Menos do que uma queda de pressão individual impede que a pressão na restrição caia abaixo da pressão de vapor do líquido, eliminando assim a cavitação da válvula.
A combinação de estágios de derivação e queda de pressão na mesma válvula permite uma melhor resistência à cavitação por: Durante a modificação da válvula, a pressão na entrada da válvula de controle é maior (por exemplo, no lado mais a montante, ou em uma altitude mais baixa), o que às vezes pode eliminar a cavitação.
Além disso, posicionar a válvula de controle no local da temperatura do líquido e, portanto, da pressão de vapor, baixa (como o trocador de calor no lado criogênico) pode ajudar a eliminar problemas de cavitação.
O resumo mostrou que o fenômeno de cavitação em válvulas, de fato, não se trata apenas de degradação de desempenho e danos às válvulas. Tubulações e equipamentos a jusante também estão em risco. Prever a cavitação e tomar medidas para eliminá-la é a única maneira de evitar o problema do consumo caro de válvulas.
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