O processo físico de cavitação é quase exatamente o mesmo que ocorre durante a fervura. A maior diferença entre os dois é devido à pressão e temperatura dentro do diagrama de fases. A ebulição aumenta a pressão de vapor do líquido acima da pressão ambiente local para produzir mudança de fase para a fase gasosa, enquanto a cavitação é causada por uma queda na pressão local abaixo da pressão de vapor, causando sucção.

Para que ocorra a cavitação, as “bolhas” precisam de uma superfície para nuclear. Esta superfície pode ser a parede de um recipiente ou tanque, impurezas no líquido ou qualquer outra irregularidade, mas normalmente deve-se levar em consideração a temperatura do fluido, que será em grande parte a possível causa da cavitação.

O fator determinante na cavitação é a temperatura do líquido. Ao variar a temperatura do líquido, a pressão de vapor também varia significativamente, tornando mais fácil ou mais difícil para uma dada pressão ambiente local a pressão de vapor cair para um valor que causa cavitação.

Também é estudada a posição que as máquinas hidráulicas devem ter, em relação ao nível da água, no tanque de sucção ou no canal de retorno para evitar cavitação. A abordagem é feita tomando como nível de referência um ponto específico da bomba ou turbina. São analisados ​​diferentes parâmetros e conceitos associados à cavitação, tais como: a carga líquida positiva na sucção e as limitações que estes conceitos e parâmetros possuem no sentido de extrapolar resultados seguindo as leis de similaridade são apresentados. Destaca-se a necessidade de investigar melhor as limitações do coeficiente de cavitação em turbinas e propõe-se uma nova relação que permite estimar a altura manométrica estática como bomba de uma máquina reversível, a partir dos valores do coeficiente de cavitação da máquina operando como turbina.

A cavitação é, na maioria dos casos, um evento indesejável. Em dispositivos como hélices "Hélice (dispositivo)") e bombas, a cavitação pode causar muito ruído, danos aos componentes e perda de desempenho "Desempenho (física)"). Para prever a ocorrência de cavitação em uma hélice, utiliza-se o número de cavitação, enquanto para predizê-la em uma bomba, utiliza-se o número de Thoma.

Este fenômeno é amplamente estudado na engenharia naval durante o projeto de todos os tipos de navios porque encurta a vida útil de algumas peças como as hélices "Hélice (dispositivo)") e os lemes "Leme (dispositivo)").

No caso dos submarinos, esse efeito é ainda mais estudado, evitado e indesejado, pois impossibilita que esses navios de guerra mantenham suas características operacionais de silêncio e indetectabilidade devido às vibrações e ruídos que a cavitação provoca no casco “Casco (náutico)”) e nas hélices “Hélice (dispositivo)”).

O colapso das cavidades envolve uma grande quantidade de energia que pode causar enormes danos. A cavitação pode afetar quase qualquer material. A corrosão provocada pelo colapso das cavidades produz um enorme desgaste nos diferentes componentes e pode reduzir significativamente a vida útil das bombas ou hélices "Hélice (dispositivo)").

Além de tudo isso, a criação e subsequente colapso de bolhas cria atrito e turbulência no líquido. Isto contribui para uma perda adicional de desempenho "Desempenho (física)") em dispositivos sujeitos a cavitação.

A cavitação também ocorre no fundo dos rios onde é gerada a partir de irregularidades no leito, dissociando água e ar. Ambos são submetidos a pressões, dando origem, estes últimos, a bolhas que, com a força da água, se decompõem em tamanhos microscópicos, disparando em alta velocidade. Isso causa um forte impacto na cama que pode chegar a 60 t/m². Sua importância reside na constância e repetição do fenômeno, o que favorece sua atuação. A cavitação é um processo de erosão comum em pilares de pontes.

Embora a cavitação seja um fenómeno indesejável na maioria das circunstâncias, nem sempre é esse o caso. Por exemplo, a supercavitação tem aplicações militares, como torpedos de supercavitação nos quais uma bolha envolve o torpedo, eliminando assim todo o atrito com a água. Esses torpedos podem viajar em altas velocidades debaixo d’água, até mesmo velocidades supersônicas. A cavitação também pode ser um fenômeno positivo em dispositivos de limpeza ultrassônica. Esses dispositivos utilizam ondas sonoras ultrassônicas e aproveitam o colapso das bolhas durante a cavitação para limpar superfícies.

Outra aplicação da cavitação é durante o processo de homogeneização de um produto (por exemplo, processo biotecnológico) que é realizado utilizando um sonicador caracterizado pelo número García-Atance. Este dispositivo possui uma ponta que fica imersa na solução a ser homogeneizada e vibra em frequências ultrassônicas. Essas vibrações de alta frequência causam cavitação, que como já mencionado é a formação de pequenas bolhas no meio líquido. Estas bolhas colapsam, libertando a sua energia mecânica sob a forma de ondas de choque equivalentes a vários milhares de atmosferas de pressão, quebrando as células presentes na suspensão. A duração do ultrassom necessária depende do tipo de células, do tamanho da amostra e da concentração celular. Para células bacterianas como E. coli, 30 a 60 segundos podem ser suficientes para amostras pequenas. Células de levedura podem precisar de 2 a 10 minutos.

Acredita-se que a cavitação pode ser a causa da 'cavitação articular'.[1]​.

Contenido

Los álabes de un rodete "Rodete (rotor)") de una bomba o de la hélice "Hélice (dispositivo)") de un barco se mueven dentro de un fluido. Cuando el fluido se acelera a través de los álabes se forman regiones de bajas presiones. Cuanto más rápido se mueven los álabes menor es la presión alrededor de los mismos. Cuando se alcanza la presión de vapor, el fluido se vaporiza y forma pequeñas burbujas de vapor "Vapor (estado)") que al colapsarse causan ondas de presión audibles y desgaste en los álabes.

La cavitación en bombas puede producirse de dos formas diferentes:.

Cavitação de sucção

A cavitação de sucção ocorre quando a sucção da bomba está sob condições de baixa pressão/alto vácuo, o que faz com que o líquido se transforme em vapor "Vapor (estado)") na entrada do impulsor "Rotor (rotor)"). Este vapor "Vapor (estado)") é transportado para a zona de descarga da bomba onde o vácuo desaparece e o vapor "Vapor (estado)") do líquido é novamente comprimido devido à pressão de descarga. Nesse momento ocorre uma implosão violenta na superfície do impulsor "Impulsor (rotor)"). Um impulsor "Rotor (rotor)") que funcionou em condições de cavitação de sucção apresenta grandes cavidades produzidas pelos pedaços de material removidos pelo fenômeno. Isto causa falha prematura da bomba.

Cavitação de descarga

A cavitação de descarga ocorre quando a vazão da bomba é muito alta. Isso normalmente ocorre em uma bomba que opera a menos de 10% de seu ponto de eficiência ideal. A alta pressão de descarga faz com que a maior parte do fluido circule dentro da bomba em vez de sair pela área de descarga. Este fenômeno é conhecido como deslizamento. À medida que o líquido flui ao redor do impulsor, ele deve passar a uma velocidade muito alta através de uma pequena abertura entre o impulsor e o corte da bomba. Essa velocidade provoca um vácuo no cutwater (fenômeno semelhante ao que ocorre em um venturi) que faz com que o líquido se transforme em vapor “Vapor (estado)”). Uma bomba operando nessas condições apresenta desgaste prematuro do impulsor, do corta-água e das pás. Além disso, devido à elevada pressão de funcionamento, é de esperar uma falha prematura dos vedantes e dos rolamentos da bomba. Sob condições extremas, o eixo "Eixo (mecânico)") do impulsor "Rotor (rotor)") pode quebrar.

A cavitação pode aparecer no xilema das plantas quando o potencial da água se torna tão grande que o ar dissolvido na água se expande para preencher a célula vegetal. As plantas geralmente são capazes de reparar danos causados ​​​​pela cavitação, por exemplo, bombeando pressão das raízes "Raiz (botânica)"). Em outros tipos de plantas, como as vinhas, a cavitação pode levar à morte. Em algumas árvores, a cavitação é claramente audível.

O processo físico de cavitação é quase exatamente o mesmo que ocorre durante a fervura. A maior diferença entre os dois é devido à pressão e temperatura dentro do diagrama de fases. A ebulição aumenta a pressão de vapor do líquido acima da pressão ambiente local para produzir mudança de fase para a fase gasosa, enquanto a cavitação é causada por uma queda na pressão local abaixo da pressão de vapor, causando sucção.

Para que ocorra a cavitação, as “bolhas” precisam de uma superfície para nuclear. Esta superfície pode ser a parede de um recipiente ou tanque, impurezas no líquido ou qualquer outra irregularidade, mas normalmente deve-se levar em consideração a temperatura do fluido, que será em grande parte a possível causa da cavitação.

O fator determinante na cavitação é a temperatura do líquido. Ao variar a temperatura do líquido, a pressão de vapor também varia significativamente, tornando mais fácil ou mais difícil para uma dada pressão ambiente local a pressão de vapor cair para um valor que causa cavitação.

Também é estudada a posição que as máquinas hidráulicas devem ter, em relação ao nível da água, no tanque de sucção ou no canal de retorno para evitar cavitação. A abordagem é feita tomando como nível de referência um ponto específico da bomba ou turbina. São analisados ​​diferentes parâmetros e conceitos associados à cavitação, tais como: a carga líquida positiva na sucção e as limitações que estes conceitos e parâmetros possuem no sentido de extrapolar resultados seguindo as leis de similaridade são apresentados. Destaca-se a necessidade de investigar melhor as limitações do coeficiente de cavitação em turbinas e propõe-se uma nova relação que permite estimar a altura manométrica estática como bomba de uma máquina reversível, a partir dos valores do coeficiente de cavitação da máquina operando como turbina.

A cavitação é, na maioria dos casos, um evento indesejável. Em dispositivos como hélices "Hélice (dispositivo)") e bombas, a cavitação pode causar muito ruído, danos aos componentes e perda de desempenho "Desempenho (física)"). Para prever a ocorrência de cavitação em uma hélice, utiliza-se o número de cavitação, enquanto para predizê-la em uma bomba, utiliza-se o número de Thoma.

Este fenômeno é amplamente estudado na engenharia naval durante o projeto de todos os tipos de navios porque encurta a vida útil de algumas peças como as hélices "Hélice (dispositivo)") e os lemes "Leme (dispositivo)").

No caso dos submarinos, esse efeito é ainda mais estudado, evitado e indesejado, pois impossibilita que esses navios de guerra mantenham suas características operacionais de silêncio e indetectabilidade devido às vibrações e ruídos que a cavitação provoca no casco “Casco (náutico)”) e nas hélices “Hélice (dispositivo)”).

O colapso das cavidades envolve uma grande quantidade de energia que pode causar enormes danos. A cavitação pode afetar quase qualquer material. A corrosão provocada pelo colapso das cavidades produz um enorme desgaste nos diferentes componentes e pode reduzir significativamente a vida útil das bombas ou hélices "Hélice (dispositivo)").

Além de tudo isso, a criação e subsequente colapso de bolhas cria atrito e turbulência no líquido. Isto contribui para uma perda adicional de desempenho "Desempenho (física)") em dispositivos sujeitos a cavitação.

A cavitação também ocorre no fundo dos rios onde é gerada a partir de irregularidades no leito, dissociando água e ar. Ambos são submetidos a pressões, dando origem, estes últimos, a bolhas que, com a força da água, se decompõem em tamanhos microscópicos, disparando em alta velocidade. Isso causa um forte impacto na cama que pode chegar a 60 t/m². Sua importância reside na constância e repetição do fenômeno, o que favorece sua atuação. A cavitação é um processo de erosão comum em pilares de pontes.

Embora a cavitação seja um fenómeno indesejável na maioria das circunstâncias, nem sempre é esse o caso. Por exemplo, a supercavitação tem aplicações militares, como torpedos de supercavitação nos quais uma bolha envolve o torpedo, eliminando assim todo o atrito com a água. Esses torpedos podem viajar em altas velocidades debaixo d’água, até mesmo velocidades supersônicas. A cavitação também pode ser um fenômeno positivo em dispositivos de limpeza ultrassônica. Esses dispositivos utilizam ondas sonoras ultrassônicas e aproveitam o colapso das bolhas durante a cavitação para limpar superfícies.

Outra aplicação da cavitação é durante o processo de homogeneização de um produto (por exemplo, processo biotecnológico) que é realizado utilizando um sonicador caracterizado pelo número García-Atance. Este dispositivo possui uma ponta que fica imersa na solução a ser homogeneizada e vibra em frequências ultrassônicas. Essas vibrações de alta frequência causam cavitação, que como já mencionado é a formação de pequenas bolhas no meio líquido. Estas bolhas colapsam, libertando a sua energia mecânica sob a forma de ondas de choque equivalentes a vários milhares de atmosferas de pressão, quebrando as células presentes na suspensão. A duração do ultrassom necessária depende do tipo de células, do tamanho da amostra e da concentração celular. Para células bacterianas como E. coli, 30 a 60 segundos podem ser suficientes para amostras pequenas. Células de levedura podem precisar de 2 a 10 minutos.

Acredita-se que a cavitação pode ser a causa da 'cavitação articular'.[1]​.

Contenido

Los álabes de un rodete "Rodete (rotor)") de una bomba o de la hélice "Hélice (dispositivo)") de un barco se mueven dentro de un fluido. Cuando el fluido se acelera a través de los álabes se forman regiones de bajas presiones. Cuanto más rápido se mueven los álabes menor es la presión alrededor de los mismos. Cuando se alcanza la presión de vapor, el fluido se vaporiza y forma pequeñas burbujas de vapor "Vapor (estado)") que al colapsarse causan ondas de presión audibles y desgaste en los álabes.

La cavitación en bombas puede producirse de dos formas diferentes:.

Cavitação de sucção

A cavitação de sucção ocorre quando a sucção da bomba está sob condições de baixa pressão/alto vácuo, o que faz com que o líquido se transforme em vapor "Vapor (estado)") na entrada do impulsor "Rotor (rotor)"). Este vapor "Vapor (estado)") é transportado para a zona de descarga da bomba onde o vácuo desaparece e o vapor "Vapor (estado)") do líquido é novamente comprimido devido à pressão de descarga. Nesse momento ocorre uma implosão violenta na superfície do impulsor "Impulsor (rotor)"). Um impulsor "Rotor (rotor)") que funcionou em condições de cavitação de sucção apresenta grandes cavidades produzidas pelos pedaços de material removidos pelo fenômeno. Isto causa falha prematura da bomba.

Cavitação de descarga

A cavitação de descarga ocorre quando a vazão da bomba é muito alta. Isso normalmente ocorre em uma bomba que opera a menos de 10% de seu ponto de eficiência ideal. A alta pressão de descarga faz com que a maior parte do fluido circule dentro da bomba em vez de sair pela área de descarga. Este fenômeno é conhecido como deslizamento. À medida que o líquido flui ao redor do impulsor, ele deve passar a uma velocidade muito alta através de uma pequena abertura entre o impulsor e o corte da bomba. Essa velocidade provoca um vácuo no cutwater (fenômeno semelhante ao que ocorre em um venturi) que faz com que o líquido se transforme em vapor “Vapor (estado)”). Uma bomba operando nessas condições apresenta desgaste prematuro do impulsor, do corta-água e das pás. Além disso, devido à elevada pressão de funcionamento, é de esperar uma falha prematura dos vedantes e dos rolamentos da bomba. Sob condições extremas, o eixo "Eixo (mecânico)") do impulsor "Rotor (rotor)") pode quebrar.

A cavitação pode aparecer no xilema das plantas quando o potencial da água se torna tão grande que o ar dissolvido na água se expande para preencher a célula vegetal. As plantas geralmente são capazes de reparar danos causados ​​​​pela cavitação, por exemplo, bombeando pressão das raízes "Raiz (botânica)"). Em outros tipos de plantas, como as vinhas, a cavitação pode levar à morte. Em algumas árvores, a cavitação é claramente audível.