Fenômenos de Transporte - Atividade A1 - Passei direto

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Disciplina: Fenômenos de Transporte 
Atividade A1 
A cavitação é um fenômeno que ocorre devido a uma redução da pressão em uma 
tubulação, abaixo da pressão de vapor, de um líquido que flui por essa tubulação. Desta 
maneira, são formadas bolhas que se rompem e agridem o metal da tubulação. O fenômeno 
da cavitação é a principal causa de manutenção em turbinas hidráulicas e térmicas, que 
devem ser acompanhadas de perto para que a produção de energia ou calor não seja 
comprometido. A cavitação pode ser benéfica quando a intenção é fazer uma limpeza 
ultrassônica em algum equipamento, por exemplo, em turbinas ou bombas afetadas por 
caramujos que grudam nas pás, mas na maioria das vezes tem um efeito danoso sobre a 
tubulação como: vibrações, redução do desempenho hidrodinâmico do equipamento e 
ruídos muito altos. Inclusive, quando a cavitação ocorre em cascos de navios, pode reduzir a 
velocidade da embarcação. Baseado nesse texto, deste importante tópico, e em uma 
pesquisa que você fará sobre cavitação, responda às questões abaixo sobre o que ocorre 
nos fenômenos de transporte de fluidos: 
O que é cavitação e como ela pode ser controlada? Como esse fenômeno prejudica as 
instalações de água nas residências e prédios e no sistema de tratamento de água das 
cidades? Como a cavitação presente em turbinas prejudica o funcionamento e o 
aproveitamento, no nível ótimo, da força hidráulica de usinas elétricas? Quais os cuidados 
que se deve tomar com a manutenção destas instalações? 
Referência 
FOX, R. W.; MCDONALD, A. T.; PRITCHARD, P. J.; LEYLEGIAN, J. C. Tradução e Revisão 
Técnica de Koury, R. N. Introdução à Mecânica dos Fluidos. 8.. ed. Rio de Janeiro: LTC 
Editora, 2010. 
Resposta: 
O que é cavitação e como ela pode ser controlada? 
O termo cavitação é dado ao fenômeno físico de evaporação do líquido e inclui a formação 
de bolhas de vapor pela redução da pressão durante seu movimento, ocorre principalmente 
dentro de sistemas hidráulicos. 
Para evitar a cavitação durante a operação, os parâmetros das turbinas hidráulicas devem 
ser ajustados para que em qualquer ponto de fluxo, a pressão estática não caia abaixo da 
pressão de vapor do líquido. Esses parâmetros de controle de cavitação são pressão, vazão 
e pressão de saída do líquido. 
• Aumente o nível do líquido no tanque de sucção; 
• Reduza a área de sucção; 
• Mantenha sempre a mangueira cheia; 
• Balanceamento do sistema para que a bomba fique cheia de água; 
• Reduz a temperatura do líquido; 
• Reduzir a vazão; 
• Escolha um tipo de válvula com baixa queda de pressão; 
• Use uma válvula com bitola maior que o DN do tubo. 
 
Como esse fenômeno prejudica as instalações de água nas residências e prédios 
e no sistema de tratamento de água das cidades? 
Vibrações inesperadas: A cavitação pode causar vibrações incomuns que não podem ser 
imaginadas pelo equipamento utilizado e pelo fluido bombeado. 
Erosão do impulsor: componentes do impulsor dentro do sistema ou peças erodidas. 
Falha de vedação e rolamento: vazamento ou falha de vedação. 
Consumo de energia anormal: Quando bolhas se formam ao redor do impulsor, ou quando 
o próprio impulsor já começou a falhar. 
Sons: Quando as bolhas estouram, elas podem fazer uma série de sons de estalo e estalo. 
Causando ruído incomum no sistema. 
 
Como a cavitação presente em turbinas prejudica o funcionamento e o 
aproveitamento, no nível ótimo, da força hidráulica de usinas elétricas? 
A formação de bolhas de vapor na cavitação não é um grande problema em si, mas o 
colapso dessas bolhas cria ondas de pressão, que podem ser ondas muito altas, causando 
danos ao equipamento. Bolhas que caem perto da máquina são muito perigosas e causam 
erosão do solo chamada erosão por cavitação. O colapso de uma pequena bolha cria ondas 
de maior frequência do que bolhas maiores. Portanto, pequenas bolhas são as mais 
perigosas para equipamentos de drenagem. 
Pequenas bolhas podem danificar seriamente o corpo da prensa, mas não reduzem 
significativamente a eficiência da máquina. À medida que a pressão estática continua a 
diminuir, uma certa quantidade de bolhas de ar e motores elétricos devem ser ajustados 
para que sempre que houver fluxo, a pressão estática não caia abaixo da pressão 
atmosférica do líquido. Esses parâmetros de controle de cavitação são pressão, vazão e 
pressão de saída do líquido. Parâmetros de controle para operação livre de cavitação de 
turbinas hidráulicas podem ser obtidos através da realização de testes nos protótipos de 
turbina a serem utilizados. Limites onde a cavitação começa a aumentar e a eficiência da 
turbina diminui significativamente devem ser evitados durante a operação de turbinas 
hidráulicas. 
A separação do fluxo na saída da turbina no tubo de queda causa vibrações que podem 
danificar o bocal. Para amortecer a vibração e estabilizar, o fluxo de ar é introduzido no tubo 
de escape. Para evitar completamente a separação do fluxo e a cavitação no tubo de 
descarga, ele é instalado abaixo do nível da água na sucção de cauda feita e seu tamanho é 
aumentado. Essas bolhas se juntam. 
Criando grandes bolhas e eventualmente bolsões de vapor. Isso interrompe o fluxo de fluido 
e faz com que o fluxo se separe, o que reduz muito a eficiência da máquina. A cavitação é 
um fator importante a ser considerado ao projetar turbinas hidráulicas. 
 
Quais os cuidados que se deve tomar com a manutenção destas instalações? 
Para evitar a cavitação durante a operação, os parâmetros das turbinas hidráulicas devem 
ser ajustados para que em qualquer ponto de fluxo, a pressão estática não caia abaixo da 
pressão de vapor do líquido. Esses parâmetros de controle de cavitação são pressão, vazão 
e pressão de saída do líquido. Parâmetros de controle para operação livre de cavitação de 
turbinas hidráulicas podem ser obtidos através da realização de testes nos protótipos de 
turbina a serem utilizados. Limites onde a cavitação começa a aumentar e a eficiência da 
turbina diminui significativamente devem ser evitados durante a operação de turbinas 
hidráulicas. 
A separação do fluxo na saída da turbina no tubo de queda causa vibrações que podem 
danificar o bocal. Para amortecer a vibração e estabilizar, o fluxo de ar é introduzido no tubo 
de escape. Para evitar totalmente a separação do fluxo e a cavitação no tubo de descarga, 
ele é instalado abaixo do nível da água na transmissão traseira.