Afastando o problema da bolha

24 de setembro de 2021 - Última atualização em 24 de setembro de 2021 às 09:01 GMT

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Brith Isaksson, gerente global do segmento de alimentos e bebidas da ABB, disse ao Dairy Reporter as causas da cavitação e explica como ela pode ser evitada com os mais recentes acionadores de velocidade variável (VSDs).

Os sistemas de bombeamento usados ​​na indústria de laticínios para transportar produtos líquidos brutos e acabados às vezes podem ser afetados pelo incômodo problema da cavitação. Reduz a vida útil dos equipamentos, exigindo manutenção e substituição dispendiosas, podendo também danificar os glóbulos de gordura do leite, resultando em redução da qualidade do produto.

A cavitação ocorre quando o sistema de bombeamento submete um líquido a rápidas mudanças locais na pressão estática, criando bolhas ou vazios. O ponto em que ocorre essa transição de líquido para bolha é quando o líquido bombeado cai abaixo de sua pressão de vapor.

Por exemplo, à pressão atmosférica normal, a água líquida se transforma em vapor de água (vapor) em seu ponto de ebulição de 100°C. Mas, à medida que a pressão diminui, o ponto de vapor também diminui. A transição pode ocorrer até mesmo à temperatura ambiente, caso a pressão caia para o vácuo. Além do leite e da água, a mesma transição se aplica a alguns outros fluidos com características semelhantes, como durante um processo de limpeza no local (CIP).

As fábricas de laticínios usam principalmente bombas centrífugas. À medida que o impulsor da bomba gira, uma alta pressão é criada na parte frontal das pás. Ao mesmo tempo, há baixa pressão na parte de trás das lâminas. Em algumas condições, o líquido vaporiza, criando bolhas conforme mostrado na imagem principal.

Quando essas bolhas de vapor atingem áreas de alta pressão, elas colapsam. As implosões produzem ondas de choque. Isso cria um ruído característico de estrondo ou rachadura que soa como pedras passando pela bomba.

Isaksson disse que o efeito cumulativo de muitas pequenas implosões pode, ao longo do tempo, ter um impacto significativo no desempenho da bomba, bem como afetar a qualidade do produto. A cavitação acabará por danificar o impulsor da bomba, o alojamento e outros componentes do sistema de bombeamento devido ao desgaste e à fadiga da superfície metálica.

A cavitação pode reduzir a vida útil da bomba em até 50% e, nos casos mais extremos, pode destruir uma bomba em minutos. Como a fadiga da superfície faz com que as partículas de metal sejam liberadas das pás do impulsor, a segurança e a qualidade do produto também podem estar em jogo, acrescentou Isaksson.

Para evitar a cavitação, os projetistas de sistemas e engenheiros de manutenção precisam procurar maneiras de detectar o início da cavitação e modificar a operação da bomba de acordo.

Isaksson disse que uma possibilidade é usar sensores autônomos para monitorar as mudanças na pressão que acompanham a cavitação. No entanto, agora existe uma opção mais econômica e direta. Isso é para usar os recursos estendidos da nova geração de VSDs inteligentes.

Além dos benefícios da eficiência energética, alguns VSDs, como os drives industriais da ABB, agora incorporam software anticavitação. Isso torna possível evitar a cavitação sem o custo adicional e a complexidade de sensores externos.

Algoritmos que medem o torque e a velocidade da bomba são incorporados ao software anticavitação dedicado. Isso permite que o VSD monitore o processo de bombeamento constantemente para os padrões específicos que indicam que a cavitação está ocorrendo, disse Isaksson.

Não há latência na detecção porque as medições são feitas diretamente no eixo da bomba. Isso significa que a resposta é virtualmente instantânea. Quando detecta cavitação, o VSD ajusta a velocidade da bomba automaticamente para reagir à mudança de pressão. Ele retomará a operação normal assim que a bomba parar de cavitar.