Cavitação na manutenção industrial: o que é, causas, impactos e prevenção

O que é Cavitação? 

A cavitação é quando, em uma região de baixa pressão, formam-se bolhas de vapor no fluido.

Por exemplo, um equipamento essencial na área industrial e suas ramificações, é a bomba centrífuga usada para movimentar os fluidos de um ponto a outro. A cavitação em uma bomba hidráulica é uma intensa formação de bolhas de vapor na zona de baixa pressão de circulação destes fluidos. 

Os impactos da cavitação estão diretamente ligados ao tempo e intensidade que ela ocorre. A cavitação pode causar vibração, barulhos, ruptura de componentes e ainda pequenas cavidades ou depressões da superfície, o famoso “pitting”.

Quais os principais tipos de cavitação? 

Os tipos de cavitação se originam de diferentes situações, porém independentemente de suas peculiaridades, compartilham de um impacto negativo para a disponibilidade de máquinas. As cavitações mais comuns são: 

• Cavitação por aspiração de ar: quando as conexões de um equipamento estão soltas ou com danos nos vedantes, resulta em entrada de ar no sistema, causando o surgimento de bolhas e falhas no equipamento. 
• Cavitação de sucção ou vapor: esse fenômeno ocorre quando existe baixa pressão do líquido em contato com uma região de alta pressão, tal colapso gera bolhas de vapor, reduzindo a potência da bomba por danos causados no rotor. 
• Cavitação por turbulência: causada a partir de instalações irregulares principalmente em tubos, válvulas, filtros, gerando a formação de bolhas em áreas de baixa pressão. 
• Cavitação por recirculação interna: provocada a partir de vazamentos internos nas bombas. 

Quais as principais causas de cavitação? 

Para melhor desempenho técnico das operações, os equipamentos como as bombas precisam passar por inspeções regulares, manutenções preventivas e preditivas a fim de evitar paradas não programadas em seu processo produtivo.

Como principais causas de cavitação temos: 

• Obstrução no respiro de ar: a principal função desse componente é permitir a troca de ar com o ambiente. Uma vez obstruído, pode causar cavitação. 
• Viscosidade errada de fluido: quanto mais viscoso um fluido mais lentamente fluirá, ao passo que quanto menos viscoso, mais rápido será a vazão. A viscosidade de um óleo de motor altera sua propriedade dependendo da temperatura, portanto a falta de inspeção adequada pode provocar a cavitação. 
• Entupimento no filtro de sucção: ruídos anormais, sobrecarga na bomba e diminuição de desempenho, são sintomas de entupimento nos filtros de sucção. É importante sua verificação e correção pois esse problema pode provocar cavitação. 
• Rompimento das mangueiras de entrada: o uso de fluidos incompatíveis contamina as mangueiras e pode causar degradação química provocando o rompimento. Como consequência, pode causar diversos danos à bomba, incluindo a cavitação 
• Velocidade excessiva na rotação da bomba: o excesso de velocidade na rotação da bomba afeta a eficiência e vida útil do equipamento. Provocando por sua vez a cavitação que vai fazer com que o rotor gire além de sua capacidade ideal quando o líquido for insuficiente. 
• Turbulência na válvula de isolamento da linha de sucção: um dos principais motivos de turbulência na válvula é o posicionamento indevido. Se a válvula está muito próxima da entrada da bomba, provoca um fluxo irregular afetando o funcionamento correto da bomba. Com a restrição do fluxo do líquido, ocorre a queda de pressão que, como consequência, causa a cavitação. 

Impactos da cavitação em equipamentos

A cavitação causa danos altamente severos em válvulas, propulsores marítimos e turbinas de água. O surgimento de vibração, ruídos elevados, erosão impulsionam na diminuição da vida útil do maquinário. 

O ruído da cavitação é comparado com o som do bombeamento de cascalhos e mármores, tais ruídos excessivos provocam a vibração, que, por sua vez, se não tratadas, geram falhas mecânicas nos selos e rolamentos. 

A erosão é gerada a partir da implosão das bolhas, que como resultado danifica as pás do rotor das bombas. 

Outro problema causado pela cavitação é o aumento no consumo de energia. Devido à queda de eficiência do equipamento, este consome mais energia, em consequência afetando os custos OPEX. 

Note que todos os possíveis problemas que provocam a cavitação têm pontos em comum: 

• prejudicam a disponibilidade da máquina;
• podem comprometer a vida útil da máquina;  
• diminuem a confiabilidade dos ativos; 
• provocam paradas não programadas na produção; 
• trazem prejuízo para o negócio. 

Como evitar a cavitação

Para evitar ocorrências indesejáveis como a cavitação, a melhor maneira é planejar a manutenção do seu maquinário.  

Definir cronograma de manutenção com paradas programadas de acordo com a sazonalidade de seu negócio, diminui a incidência de manutenções corretivas não planejadas devido à cavitação. 

É importante planejar inspeções regulares para analisar: 

• possíveis obstruções de ar; 
• ressecamento e trinca das mangueiras; 
• posicionamento das válvulas; 
• desgastes da bomba; 
• vazamentos;
• aumento ou queda de temperatura dos fluidos; 
• vibrações excessivas; 
• velocidade da rotação;  

Manutenção preditiva também é fundamental para evitar problemas com a cavitação, pois através dos sintomas detectados, ela vai sugerir ações de manutenção para a resolução do problema antes mesmo que a cavitação ocorra. 

Como o Engeman® auxilia na manutenção e no controle da cavitação

Para realizar inspeções regularmente, o software Engeman® permite:

• cadastramento dos planos de manutenção; 
• programação de setor executante;
• apontamento de consumo previsto de materiais e recursos humanos para a execução de serviço; 
• definir checklist do passo a passo das atividades que serão executadas; 
• programar a periodicidade das atividades programadas. 

Para abordagem preditiva o Engeman® permite o controle: 

• da pressão do sistema de bombeamento;
• dos ruídos e das  vibrações; 
• dos pontos quentes de cavitação; 
• analisar vibrações randômicas; 
• a vazão das bombas; 
• do nível dos fluidos etc.

Nosso software integra facilmente com os sensores disponíveis no mercado para o controle preditivo. Ele emite indicadores e permite o controle de tendência através de medições de variáveis que apresentam curva de tendência ao longo do tempo. 

O software Engeman® ainda permite a gestão de planos concorrentes, ou seja, mesmo plano de manutenção com tipos de programação diferentes. Talvez uma turbina necessite de inspeções semestralmente ou a cada 500 horas. 

Qualquer das programações que for atingida primeiro, enquanto esta O.S. estiver aberta, o sistema não gerará outra ordem de serviço para o referido plano de manutenção concorrente, ainda que atinja o limite para geração. 

Isso ocorre para evitar a geração de uma ordem de serviço duplicada para a mesma aplicação e mesmo plano de manutenção. Ao fechar a O.S., todas as programações que contenham o mesmo plano de manutenção e mesma aplicação, serão reprogramadas de acordo com a data programada ou de fechamento da O.S. voltando ao ciclo de análise. 

Conclusão – por que controlar a cavitação é essencial para a confiabilidade operacional

Não basta apenas uma empresa analisar cuidadosamente os benefícios e perdas de seus equipamentos, identificar os riscos, analisar o impacto e probabilidade de uma cavitação ocorrer se não se preparar para as eventualidades. 

Inspeções periódicas combinadas à manutenção preditiva e tantos outros tipos de manutenção, contribuem para o controle desse fenômeno hidrodinâmico chamado cavitação. 

Utilizar um sistema de manutenção que permite a gestão completa de seu ativo, faz com que sua empresa se prepare e defina seu plano (A, B e C) para conter e/ou se recuperar rapidamente após uma ocorrência. 

Conte com o software Engeman® para definir seus planos e execução das contingências, acompanhar indicadores e, como resultado, aumentar a vida útil de seus equipamentos. Solicite a sua demonstração e comprove!