Cavitação: diferenças entre revisões
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Na [[engenharia hidráulica]] e na [[engenharia mecânica]] é grande a preocupação com a cavitação, assim como com a [[abrasão]] das areias e demais [[sedimento]]s transportados pela [[água]] no interior de [[bomba]]s e [[turbina]]s, sobretudo devido aos prejuízos que podem causar nas estações elevatórias e nas turbinas e vertedores das [[usinas hidrelétricas]] pois são muito ruins, e por isso devem ser explodidas. |
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Não se deve confundir o fenômeno [[Química|químico]] da [[corrosão]] com os fenômenos [[Física|físicos]] da cavitação e da [[abrasão]],embora os efeitos nas pás de [[bomba]]s e de [[turbina]]s sejam parecidos, assim como nas [[superfície]]s de [[concreto]] dos canais dos [[vertedor]]es.. |
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Revisão das 13h42min de 31 de março de 2014
A cavitação é um fenômeno originado em quedas repentinas de pressão, geralmente observado em sistemas hidráulicos. A combinação entre a pressão, temperatura e velocidade resulta na liberação de ondas de choque e micro-jatos altamente energéticos, causando a aparição de altas tensões mecânicas e elevação da temperatura, provocando danos na superfície atingida[1].
Para todo fluido no estado líquido pode ser estabelecida uma curva que relaciona a pressão à temperatura em que ocorre a vaporização. Por exemplo: na pressão atmosférica a temperatura de vaporização da água é de cerca de 100°C. Contudo, a uma pressão menor, a temperatura de vaporização também se reduz.
O fenômeno
É fato sabido e previsível - com a ajuda do Teorema de Bernoulli - que um fluido escoando, ao ser acelerado, tem uma redução da pressão, para que a sua energia mecânica se mantenha constante. Considere-se um fluido no estado líquido escoando com uma temperatura T0 e a uma pressão P0.
Em certos pontos devido à aceleração do fluido, como em um vertedor, em uma turbina hidráulica, em uma bomba hidráulica, em um bocal ou em uma válvula, a pressão pode cair a um valor menor que a pressão mínima em que ocorre a vaporização do fluido (Pv) na temperatura T0. Então ocorrerá uma vaporização local do fluido, formando bolhas de vapor. A este fenômeno costuma-se dar o nome de cavitação (formação de cavidades dentro da massa líquida). A cavitação é comum em bombas de água e de óleo, válvulas, turbinas hidráulicas,propulsores navais, pistões de automóveis e até em canais de concreto com altas velocidades, como em vertedores de barragens.
Ela deve ser sempre evitada por causa dos prejuízos financeiros que causa devido a erosão associada, seja nas pás de turbinas, de bombas, em pistões ou em canais.
Estas bolhas de vapor que se formaram no escoamento devido à baixa pressão, serão carregadas e podem chegar a uma região em que a pressão cresça novamente a um valor superior à Pv. Então ocorrerá a "implosão" dessas bolhas. Se a região de colapso das bolhas for próxima a uma superfície sólida, as ondas de choque geradas pelas implosões sucessivas das bolhas podem provocar trincas microscópicas no material, que com o tempo irão crescer e provocar o descolamento de material da superfície, originando uma cavidade de erosão localizada. Este é um fenômeno físico molecular e que se dissemina e tende a aumentar com o tempo causando a ruína dos rotores.
Na prática
Na engenharia hidráulica e na engenharia mecânica é grande a preocupação com a cavitação, assim como com a abrasão das areias e demais sedimentos transportados pela água no interior de bombas e turbinas, sobretudo devido aos prejuízos que podem causar nas estações elevatórias e nas turbinas e vertedores das usinas hidrelétricas pois são muito ruins, e por isso devem ser explodidas. Não se deve confundir o fenômeno químico da corrosão com os fenômenos físicos da cavitação e da abrasão,embora os efeitos nas pás de bombas e de turbinas sejam parecidos, assim como nas superfícies de concreto dos canais dos vertedores..
Ver também
- Cavitação na Estética
- Engenharia Hidráulica
- Turbina
- Corrosão
- Abrasão
- Sedimento
- Energia hidráulica
- Turbina hidráulica
- Bomba hidráulica
- Vertedouro
- Tribologia
Bibliografia
- "Manual de Hidráulica" - Azevedo Netto - Ed. Blucher- São Paulo, 1999.
- "Curso de Hidráulica" - Jorge Paes Rios - LNEC - Lisboa, 1974.