Atividade 1 (A1) Fenômenos de Transporte

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Atividade 1 (A1) - FENÔMENOS DE TRANSPORTE 
 
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? 
 
A cavitação é um fenômeno que ocorre quando a pressão em uma tubulação cai abaixo da 
pressão de vapor de um líquido que flui por essa tubulação, formando bolhas que se rompem e 
agridem o metal da tubulação. A 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. 
Para controlar a cavitação, é possível: 
1. Diminuir a temperatura do fluido. 
2. Diminuir a velocidade de escoamento. 
3. Selecionar um tipo de válvula que tenha uma queda de pressão menor. 
4. Usar uma válvula com bitola maior que o DN da tubulação. 
5. Elevar o nível do líquido no tanque de sucção. 
6. Baixar o ponto de sucção. 
7. Manter a tubulação sempre cheia. 
8. Dimensionar o sistema para que a bomba fique afogada. 
9. Ajustar a pressão absoluta exercida na superfície do líquido. 
10. Aumentar a distância vertical entre a superfície do líquido e a linha da bomba. 
11. Diminuir a perda de carga na tubulação de sucção. 
 
A cavitação pode prejudicar as instalações de água nas residências e prédios, bem como o 
sistema de tratamento de água das cidades, causando vibrações, redução do desempenho 
hidrodinâmico do equipamento e ruídos muito altos. 
 
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 gera 
ondas de pressão, que podem ser de frequências muito altas, causando danos ao maquinário. 
As bolhas que entram em colapso perto da superfície da máquina são mais prejudiciais e 
causam erosão nas superfícies chamadas de erosão de cavitação. Os colapsos de bolhas 
menores criam ondas de maior frequência do que bolhas maiores. Assim, bolhas menores são 
mais prejudiciais para as máquinas hidráulicas. Bolhas menores podem ser mais prejudiciais 
para o corpo hidráulico da máquina, mas não causam redução significativa na eficiência da 
máquina. Com uma diminuição adicional da pressão estática, mais um número de bolhas é 
formado e seu tamanho também aumenta. Essas bolhas coalescem entre si para formar bolhas 
maiores e, eventualmente, bolsas de vapor. Isso perturba o fluxo de líquido e causa a 
separação do fluxo, o que reduz o desempenho da máquina nitidamente. 
 
Os cuidados que se deve tomar com a manutenção das instalações incluem a realização de 
testes nos protótipos da turbina a ser usada para obter os parâmetros de controle para 
operação livre de cavitação de turbinas hidráulicas. Os parâmetros quando a cavitação começa 
a subir e a eficiência da turbina caem significativamente devem ser evitados durante o 
funcionamento das turbinas hidráulicas.