Escoamento de Metais Canais de Enchimento

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Aula 03: Escoamento de metais líquidos – Canais de Enchimento
1. Introdução
2. Elementos dos Sistemas de Canais
Relações de Escalonamento (relações de áreas)
Sistemas Pressurizados e Sistemas Despressurizados.
Bacia de Vazamento.
Canal de Descida.
Canais de Distribuição e Ataque.
Posicionamento dos Ataques com Relação ao Canal de Distribuição.
Sistemas Verticais de Enchimento.
3. Projeto dos sistemas de canais de enchimento
Determinação do Tempo de Enchimento da Peça.
- Determinação da Velocidade
Método da Seção de Choque.
Configuração dos Canais de Enchimento – elementos e suas funções.
Noções de Mecânica dos Fluídos Aplicadas ao Escoamento de Metais em Canais.
Turbulência e número de Reynolds.
Lei da Continuidade.
Perda de Cargas.
Coeficiente de Perda de Cargas.
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
Elementos de um Sistema de Canais 
de Enchimento
Molde com Apartação 
Horizontal
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran Introdução
� Canal de Descida: Geralmente vertical e 
de seção transversal circular, direciona o 
metal da bacia de enchimento até o canal de 
base.
� Canal Base: Modifica a direção do metal 
através de um ângulo reto e envia para o 
canal de distribuição;
� Canal de Distribuição: Conduz o metal 
através do molde.
�Canais de Ataque: determinam a 
velocidade de enchimento da cavidade 
(peça).
� Existem outros elementos como filtros ou 
retentores de escórias que podem ser 
instalados entre o canal de distribuição e o 
canal de ataque com objetivo de reter drosses 
ou inclusões;
Peça
Canal de 
Base
2
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran Introdução
Sistema de canais horizontal composto de: (a) Copo ou funil, (b) 
Canal de descida, (c) Canal de distribuição, (d) Canais de Ataque.
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran Introdução
3
Noções de Mecânica dos Fluídos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 
Turbulência e Número de Reynolds
Re = (v.d) / υ
v = velocidade do fluído
d = diâmetro hidráulico do canal 
υ = viscosidade cinemática do líquido
υ = µ / δ cm2. 10-2 / s C.G.S.
µ = viscosidade dinâmica (centipoise)
δ = densidade do líquido (g/cm3) 
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Valores de Viscosidade Cinemática para alguns Líquidos
Líquido Viscosidade Cinemática
(cm2 . 10-2/s) 
Temperatura
( 0 C )
Água 1,00 20
Alumínio 1,27 700
F0F0 Cinzento 0,45 1300
F0F0 Branco 0,40 1300
Cobre 0,40 1200
Ferro 0,89 1600
Fe - 0,75%C 1,10 1500
Fe – 3,4% C 1,50 1300
Chumbo 0,22 400
Magnésio 0,80 680
Mercúrio 0,115 20
Ligas Metálicas 0,1/1,5 S = 500
Noções de Mecânica dos Fluídos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 
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4
Fluxo Laminar
Re < 2000
Fluxo Turbulento
2000 ≤Re ≤ 20000
Fluxo Severamente
Turbulento
Re ≥ 20000
Noções de Mecânica dos Fluídos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 
Disciplina: Fundição
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Fluxo de Metal na maioria dos 
casos Reais em Fundição ⇒
Turbulento
Critério no Cálculo de Canais 
de Enchimento
⇒
Manutenção de 
Re < 20.000
Consequência 
Prática ⇒
Para Re < 20.000 a turbulência é mais 
interna ao fluxo, com uma fina camada 
junto à parede
⇓
Evita-se a quebra da camada de óxido formada na 
superfície do líquido e sua introdução no seio do líquido
Noções de Mecânica dos Fluídos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 
Disciplina: Fundição
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Turbulência do metal líquido durante o enchimento de uma peça fundida
Desenho esquemático da formação de filmes de óxidos durante o 
escoamento turbulento de uma liga de alumínio 
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Lei da Continuidade
Em um canal fechado completamente cheio, a vazão é constante, 
independentemente de variações locais da velocidade ou da área 
transversal
Q = v1 . A1 = v2 . A2
v1 e v2 = velocidades no pontos 1 e 2 (cm/s)
A1 e A2 = áreas da seções transversais nos pontos 1 e 2 (cm2)
Q = vazão do líquido em todos os pontos do canal (cm3/s)
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6
Schematic illustrating the application of Bernoulli's theorem to a gating system
Fonte: J.F. Wallace and E.B. Evans, Principles of Gating, Foundry, Vol 87, Oct 1959.
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Perdas de Carga
Em todo o 
Sistema Real
Ocorrência de perda por atrito 
decorrentes da interação entre as paredes 
dos canais e o líquido que possui certa 
viscosidade.
Perdas localizadas devido às mudanças
de direção e dimensões dos canais
Em Fluxos 
Turbulentos ⇒
Perdas adicionais 
devidos às características 
do fluxo
⇒
Efeitos de atrito 
internos à massa 
líquida
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Situações de Perda Localizada 
por Variação de Seção
⇓
Ocorrência de Desligamento
entre o fluxo e as paredes
⇓
Aparecimento de regiões de 
“baixa pressão” 
Conseqüência Prática: aspiração de ar 
e gases resultando em defeitos.
⇓
Zonas com 
Desligamento 
de Fluxo
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Representação esquemática mostrando a formação de áreas de ¨baixa 
pressão¨ devido a variações abruptas na seção transversal de um conduto 
Aumento de seção
Redução de seção
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Situações de Perda Localizada 
por Mudança de Direção
⇓
Ocorrência de Desligamento
entre o fluxo e as paredes
⇓
Aparecimento de regiões de 
“baixa pressão” 
Conseqüência Prática: aspiração de ar 
e gases resultando em defeitos.
⇓Zonas com 
Desligamento 
de Fluxo
Noções de Mecânica dos Fluídos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 
Disciplina: Fundição
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Esquema mostrando o fluxo de um fluído com mudança na 
direção do fluxo. 
(a) Turbulência devido a 
presença de canto vivo
(b) Aspiração de ar devido a 
presença de canto vivo
(c) Uso de arredondamentos 
minimizando a turbulência e 
a aspiração de ar. 
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Disciplina: Fundição
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Considerando-se as perdas por atrito, o cálculo da 
velocidade em algumas seções de área A, no sistema fica: 
v = √ 2. g. h . 1/ (√ 1 + Kn (A / An)2
α = coeficiente 
global de perdas
Kn = coeficiente tabelado
A = área do ponto onde ser quer a velocidade
An = áreas de perda
Noções de Mecânica dos Fluídos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 
Disciplina: Fundição
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Effect of pressure head and change in gate design on the velocity of metal flow. A, 90°
bend; B, r/d = 1; C, r/d = 6; D, multiple 90° bends. The variables r and d are the radius of 
curvature and the diameter of the runner, respectively. J.G. Fonte: J. G. Sylvia, Cast Metals 
Technology, Addison-Wesley, 1972. 
Noções de Mecânica dos Fluídos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 
Disciplina: Fundição
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h
10
Coeficientes de Perda sugeridos por Wallace e Evans
CoeficienteEntrada da Bacia para o 
Canal de Descida
Sem Concordância 
Com Concordância 
0,75
0,20
Tipo de Perda
Noções de Mecânica dos Fluídos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 
Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran 
Coeficientes de Perda sugeridos por Wallace e Evans
CoeficienteJunção Descida/Distribuição
2,0
1,5
Tipo de Perda
Sem Concordância -
Com Concordância -
Sem Concordância -
Com Concordância -
1,5
1,0
Noções de Mecânica dos Fluídos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 
Disciplina: Fundição
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Coeficientes de Perda sugeridos por Wallace e Evans
Tipo de Perda
Junção em I
Coeficiente
2,0
Junção Distribuição/Ataque
Sem Concordância 
Com Concordância 
2,0
0,5
Noções de Mecânica dos Fluídos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 
Disciplina: Fundição
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Coeficientes Globais de Perda sugeridos por Wallace e 
Evans para Sistemas Despressurizados
Tipos 
de 
Sistemas
Canal de 
Descida 
Afunilad
o
Canal de Descida 
Reto e 
Estrangulamento 
na Distribuição
01 Canal de Distribuição 0,90 0,73
02 Canais de Distribuição,
com vários ataques, sem 
mudança de direção no canal
0,90 0,73
02 Canais de Distribuição,
com vários ataques, mudanças 
de direção de 900 no canal
0,85 0,70
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ELEMENTOS DOS SISTEMAS DE CANAIS
Relações de Áreas ou Escalonamento
Sistemas Pressurizados ⇒
A seção menor 
corresponde aos Ataques
Sistemas 
Despressurizados
⇒
A seção menor 
corresponde ao 
Canal de Descida
Idéia 
Básica ⇒
Aumentar ou diminuir a velocidade 
do fluxo a partir da diminuição ou 
aumento das áreas 
Disciplina: Fundição
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Sistema Pressurizado
Razão 1:0,75:0,5
Sistema Despressurizado
Razão 1:3:3
Elementos dos Sistemas de Canais
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Relação de Áreas (Escalonamento)
• Indica a proporção de área dos três componentes 
básicos do sistema
Área Descida
Área Descida :
Área Distribuição
Área Descida
Área Ataque
Área Descida:
1 : A1 A2:
Sistemas 
Pressurizados
A2 < 1⇒
Sistemas 
Despressurizados ⇒ A2 > 1
Elementos dos Sistemas de Canais
Disciplina: Fundição
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Vantagens dos 
Sistemas 
Pressurizados
• Sistemas Mais Leves ⇒ Maior Rendimento Metálico
• Sistemas é forçado a 
trabalhar cheio ⇒
Favorece fluxo 
uniforme e separação 
de inclusões de 
escórias e areias
Elementos dos Sistemas de CanaisDisciplina: Fundição
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Desvantagens dos Sistemas Pressurizados
Aumento da 
Velocidade do 
Fluxo
↑ Perigo de erosão do molde
Provoca forte turbulência na 
entrada do jato de metal na 
cavidade da peça.
⇓
Favorecimento à oxidação 
e formação de drosses.
Aspiração de gases e ar em 
mudanças de seção e de direção
Elementos dos Sistemas de Canais
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Sistemas 
Despressurizados
• Indicados para ligas 
muito oxidáveis
Desvantagens dos Sistemas Despressurizados
• Possibilidade de aspiração de ar nos alargamentos de seção.
• Possibilidade de preenchimento incompleto dos canais.
• Menor Rendimento Metálico
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Copo ou Funil de Vazamento
• Utilizados para moldes de pequeno porte
Elementos dos Sistemas de Canais
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Bacias de Vazamento
Vantagens da utilização de bacias de vazamento:
• Estabelece um fluxo mais regular, menos dependente do 
vazador. 
• Favorece a retenção de inclusões.
• Dificulta a entrada de ar junto com o fluxo de metal.
Elementos dos Sistemas de Canais
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Seção longitudinal “Ideal” para uma 
Bacia de Vazamento
Elementos dos Sistemas de Canais
Disciplina: Fundição
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Canal de Descida
⇒
Velocidade adquirida por 
um fluxo de metal em um 
canal de descida.
h = distância a partir do nível do metal na bacia de vazamento 
⇓
Quanto mais o fluxo desce, maior será a sua velocidade, 
como a vazão ao longo do canal é constante.
⇓
Necessidade de redução progressiva na área 
da seção transversal
V = 2.g.h . 1/α
Elementos dos Sistemas de Canais
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Conicidade 
Ideal do Canal 
de Descida
Ax = ( h / x ) . An
Caso não se altere a área da seção transversal, tem-se 
turbulência e aspiração de ar
x
h
Ah
Ax
Elementos dos Sistemas de Canais
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
Depressão 
e aspiração 
de ar
Representação esquemática mostrando, (a) Fluxo natural de um 
fluído livre, (b) Aspiração de ar induzida pelo fluxo de líquido em 
um conduto com paredes retas, (c) fluxo de líquido em um conduto 
cônico.
(a) (b) (c)
Elementos dos Sistemas de Canais
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
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Recursos a serem utilizados quando não é 
possível reduzir a seção do canal de descida
Uso de macho 
estrangulador
Estreitamento no início 
do canal de distribuição
Elementos dos Sistemas de Canais
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
Seção Transversal 
Canal de Descida
⇒
Seções quadradas ou retangulares 
são melhores do que seções 
circulares no sentido de evitar a 
formação de vórtices.
Sistemas 
Pressurizados
As ≥ Ac . H / h
Ac = Área dos Ataques
As = Área da Descida
As Ac
h
H
Elementos dos Sistemas de Canais
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
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Canais de Distribuição e Ataque
Aspecto mais 
Importante ⇒
Distribuição de Fluxo 
pelos diversos Ataques
Fatores que influem na Distribuição do Fluxo :
• Relação de áreas (distribuição-ataque)
• Posicionamento do Canal de Descida
Elementos dos Sistemas de Canais
• Configuração do Canal de Distribuição
Projeto de Ferramentais I
Prof. Dr. Guilherme Verran
Applying Bernoulli's theorem to flow from a runner at two ingates for a filled system and comparing
velocity and pressure at the ingates for two runner configurations. (a) Same runner cross section 
at both ingates. (b) Stepped runner providing two different runner cross sections at each ingate. 
Source: J.F. Wallace and E.B. Evans, Principles of Gating, Foundry, Vol 87, Oct 1959
Elementos dos Sistemas de CanaisProjeto de Ferramentais I
Prof. Dr. Guilherme Verran
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Posicionamento dos Ataques em Relação ao Canal 
de Distribuição 
Localização dos Ataques na Parte 
Inferior do Canal de Distribuição ⇒
Sistemas Pressurizados
Localização dos Ataques na Parte 
Superior do Canal de Distribuição ⇒
Sistemas Despressurizados
Elementos dos Sistemas de Canais
Disciplina: Fundição
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Gating system designs for optimizing the effectiveness of ceramic filters in 
horizontally parted molds having sprue:filter:runner:ingate cross-sectional area 
ratios of 1:3-6:1.1:1.2 (a) and 1.2:3-6:1.0:1.1 (b).
Utilização de 
filtros cerâmicos
Sistemas de CanaisDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran 
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Sistemas de CanaisDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran 
Posicionamento dos filtros cerâmicos sistema de enchimento.
Filtro cerâmico tipo tela
Filtro posicionado junto ao 
canal de descida
Utilização de 
filtros cerâmicos
Sistemas de CanaisDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran 
Filtros de espuma cerâmica
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Several common filtration and flow modification devices 
(from left to right): strainer core, extruded ceramic filter, 
ceramic foam filter, mica screen, and woven fabric screen. 
The two types of ceramic filters are byfar the most widely 
used.
Sistemas de CanaisDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran 
Sistemas Verticais de Canais de Enchimento
Sistema Simples Má distribuição de Fluxo
Maior parte do metal passa pelo 
canal inferior.
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Sistemas Verticais de Canais de Enchimento
Sistema com Angulo
Diminui a Energia 
Cinética
Sistemas de CanaisDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran 
Sistema com Canal de 
Distribuição Invertido
Sistemas Verticais de Canais de Enchimento
Equalização do fluxo através 
dos canais de ataque
Sistemas de CanaisDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran 
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Sistemas Verticais de Canais de Enchimento
Ataque de baixo para cima, permitindo um preenchimento mais
brando da cavidade da peça (com mínima turbulência)
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Geralmente o sistema de canais é divido em três partes para dimensionamento, dai se denomina relação de
área entre estas partes, sendo:
Primeiro número = canal de descida
Segundo número = canal de distribuição
Terceiro número = canais de ataque
Ex: 1 : 4 : 4
Disciplina: Projeto de Ferramentais
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Sistemas Verticais de Canais de Enchimento
Sistemas de Canais
25
Disciplina: Projeto de Ferramentais
Professor: Guilherme O. Verran 
Diferentes Formas 
de Funis
Sistemas de Canais
• Os canais de descida são os pontos mais críticos, devido à aceleração da 
gravidade.
• Dependendo das alturas a velocidade do metal pode atingir 2 a 4 m/s. 
• Campbell calculou a velocidade limite do fluxo de alumínio líquido para que 
não ocorresse a quebra da tensão superficial e inclusão de óxidos como sendo em 
0,5m/s ou 50cm/s.
O movimento turbulento e a pele de óxido no alumínio
Disciplina: Projeto de Ferramentais
Professor: Guilherme O. Verran 
Canal de Descida 
Sistemas de Canais
26
Camada de óxido
Velocidade na base do canal de descida (V):
V = (2.g . h)1/2
V = velocidade do líquido em queda (cm/s)
g = aceleração da gravidade, 980 cm/s2.
h = altura de queda livre (cm)
Disciplina: Projeto de Ferramentais
Professor: Guilherme O. Verran 
Canal de Descida 
Sistemas de Canais
Velocidade do metal em função da altura de vazamento
A velocidade limite de 50 cm/s é ultrapassada com uma altura de queda de 
1,24 cm.
Disciplina: Projeto de Ferramentais
Professor: Guilherme O. Verran 
Canal de Descida 
Sistemas de Canais
27
O uso de inclinações na ordem de no mínimo de 3o já é suficiente.
Formas para o Canal de 
Descida
Canais de descida reto e cônico
Disciplina: Projeto de Ferramentais
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Canal de Descida 
Sistemas de Canais
.
• A recomendação é sempre usar canais o mais baixo possível ou sistemas basculantes. 
•Para canais de descida mais altos, melhor usar forma quadrada ou retangular, fazer um ângulo de saída neste 
canal de cerca de 15 a 20o.
• Canal de descida redondo é o mais turbulento, o melhor é usar o trapezoidal.
Secção transversal do canal de descida
Disciplina: Projeto de Ferramentais
Professor: Guilherme O. Verran 
Formas para o Canal de 
Descida
Canal de Descida 
Sistemas de Canais
28
Dimensionamento do canal de descida de forma a obter a conicidade 
necessária
Disciplina: Projeto de Ferramentais
Professor: Guilherme O. Verran 
Canal de Descida 
Sistemas de Canais
Sistema sugerido pela AFS
Disciplina: Projeto de Ferramentais
Professor: Guilherme O. Verran 
Sistema de Canais 
Sistemas de Canais
29
Dimensionamento do Sistema de Canais
Todo o cálculo de dimensões dos sistemas de canais baseia-
se nas equações: 
VAZÃO = VOLUME 
TEMPO
VOLUME = MASSA R
DENSIDADE
e
VAZÃO = VELOCIDADE X ÁREA
Portanto: 
ÁREA = MASSA /(DENSIDADE X VELOCIDADE X TEMPO)
(Equação 01)
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Variáveis importantes para projetos de Canais de Enchimento:
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
Para obtenção de um bom projeto de canais de 
enchimento deve-se considerar:
� A orientação e a posição dos canais de descida; de 
distribuição e de ataque;
� O número de Canais de Ataque;
� Tempo e Velocidade ideais para o enchimento
Sistemas de Canais
30
Regras para Definir a posição dos Canais de Enchimento
� Os canais devem ser de tal modo que o metal ao passar no seu interior deve ter 
a máxima velocidade sem que atinja a turbulência, proporcionando um 
enchimento contínuo do molde.
� Os canais devem permitir que o metal ao penetrar no molde não encontre 
resistência de gases, facilitando a saída dos gases para o exterior ;
� Os canais devem ser posicionados de tal modo que não ataquem diretamente 
as partes frágeis ou mais aquecidas do molde ou machos, evitando desgaste 
destas partes.
� Caso o tempo de vazamento seja longo , ocorrerá um superaquecimento no 
local do ataque, devendo-se realizar uma prevenção contra rechupe.
� O sistema de canais devem ser de tal modo que dificultem a entrada de areia e 
escória na peça.
Sistemas de CanaisDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran 
• Regras para Definir o Tempo e a Velocidade de 
Enchimento
• Deve-se considerar que um preenchimento lento pode levar a 
formação de zonas frias , ou sem preenchimento enquanto um 
enchimento rápido pode levar a inclusões de partículas sólidos e 
gasosas. 
� A velocidade de transporte do metal fundido também tem papel 
crucial para decidir o melhor momento de enchimento. A velocidade 
geralmente varia dentro dos canais de enchimento e da cavidade do 
molde, e depende principalmente da pressão metalostática 
(pressão devido a altura de coluna de liquido do próprio metal)
Sistemas de CanaisDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran 
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Determinação do Tempo de Enchimento da Peça
Wallace e Evans Ferros Fundidos CinzentosAFS⇒ ⇒
t = Kf ( 1,4 + 0,7144 . e ) . m x 10-3 (Equação 02)
t = tempo (s)
e = espessura (cm)
m = massa (g) 
Kf = F / 40 F = Fluidez (cm)
⇓
Tabelada em função da composição 
e do grau de superaquecimento
Obs. : para peças acima de 450 Kg recomenda-se substituir 
m x 10-3 por 3 m x 10-3 na equação 2.
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Determinação da Velocidade
Conforme visto anteriormente:
v = 2 . g . h . 1/α
• Como a altura efetiva em cada momento 
do preenchimento é diferente, pois o 
líquido acima do plano de distribuição e 
ataque exerce uma contrapressão, usa-se a 
velocidade média a partir do nível do 
ataque:
Vm = 2 . g . ( 1 + 1 – ho / h1) . h1
2
(Equação 03)
h1 = altura total disponível no 
sistema
h0 = altura da peça acima do 
nível do ataque
Sistemas de CanaisDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran 
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Velocidade da 
menor seção do 
sistema em função 
da altura disponível 
(h1) e da altura da 
peça acima do nível 
dos ataques (h0)
500
400
300
200
100
0
Ve
lo
ci
da
de
 
de
 
en
ch
im
en
to
 
(cm
/s)
Altura de vazamento (mm)
200 400 600 8000
ho
0
0,2 h1
0,4 h1
0,6 h1
0,8 h1
h1h0 = 0 h1h0 h1h0
Sistemas de CanaisDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran 
Método da Seção de Choque Elementos que precisam ser
discriminados:
1- altura do canal de entrada (ou de descida) → H (cm)
2- altura da peça → C (cm)
3- altura da peça acima da seção de choque → B (cm)
4- peso da peça+massalotes → P (Kg)
Hef = H - b2/ 2c
- Inicialmente determina-se a altura 
efetiva (Hef)
- Calcula-se então a Sc (seção de 
choque)
ef
c H
PKS =
P = Peso de todo o sistema a serenchido
(peça+masalotes)
Hef = altura efetiva
K = constante do material
( cm5/2 / Kg1/2)
Ferro Fundido → 4,86
Aços → 10,6
Bronzes → 5,34
Alumínio → 8,25
Sistemas de CanaisDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran 
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Aula 03_a: Escoamento de metais líquidos – Fluidez
Disciplina: Fundição
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1. Introdução
- Definição de Fluidez
Ensaios de Fluidez
2. Fatores que influenciam na fluidez
Temperatura de Vazamento (Superaquecimento)
Modelo de Solidificação
Composição Química
Materiais do Molde
Temperatura do Molde
3. Resultados Experimentais
Fluidez: propriedade determinante da maior ou menor aptidão de um 
material metálico preencher adequadamente a cavidade de um molde 
de modo a permitir a obtenção de peças fundidas. 
Casos Críticos:
• peças que apresentam paredes muito finas 
• o fluxo de metal líquido precisa percorrer distâncias muito grandes ⇒
grandes perdas de carga e de temperatura (peças com geometrias tipo 
placa).
PROPRIEDADES DOS METAIS LÍQUIDOS
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
34
O método mais aceito para medir a fluidez de uma liga é o que utiliza
um molde cujo canal é uma espiral, tornando o molde muito compacto e
menos suscetível ao desnivelamento. (Campbell, 1991)
Modelo esquemático da espiral para o teste de fluidez (Campbell, 1991) 
ENSAIO DE FLUIDEZ
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15 20 25
Silício (%)
Fl
u
id
ez
 
(%
)
Tv= 7040C 
Tv= 7600C 
FATORES QUE INTERFEREM NA FLUIDEZ
METALÚRGICOS ⇒ Temperatura de Superaquecimento
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
35
– É definida como a diferença entre a temperatura de 
vazamento e a temperatura líquidus. Quanto maior o 
superaquecimento maior a redução da viscosidade. (Di 
Sabatino, 2005)
– A elevação da temperatura de superaquecimento, retarda a 
nucleação e o crescimento de grão na frente de avanço do 
metal no interior do canal (Di Sabatino, 2005; Qingyou, 
2005)
FATORES QUE INTERFEREM NA FLUIDEZ
METALÚRGICOS ⇒ Temperatura de Superaquecimento
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60
 cobre (%)
Fl
u
id
ez
 
(cm
)
T = 800ºC
Máxima Fluidez no ponto 
de composição eutética
Mínima Fluidez em composições referentes a Regiões de 
Grandes Intervalos de Solidificação ⇒
Solidificação 
Extensiva
⇓
Solidificação 
Progressiva
FATORES QUE INTERFEREM NA FLUIDEZ
METALÚRGICOS ⇒Modelo de Solidificação e 
Composição Química
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
36
Solidificação Progressiva Solidificação Extensiva
FATORES QUE INTERFEREM NA FLUIDEZ
METALÚRGICOS ⇒Modelo de Solidificação
Ilustração da influências do modelos de solidificação sobre a fluidez (Di Sabatino, 2005) 
Melhor Fluidez
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
As restrições causadas pelos cristais que crescem 
com superfícies irregulares em ligas com grande 
intervalo de solidificação é muito maior quando 
comparada a solidificação progressiva dos metais 
puros e ligas eutéticas. (Campbell,1991; Ravi, 2007)
FATORES QUE INTERFEREM NA FLUIDEZ
METALÚRGICOS ⇒Modelo de Solidificação
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
37
FATORES QUE INTERFEREM NA FLUIDEZ
METALÚRGICOS ⇒ Composição Química
Composição e elementos de liga -
apresentam influência na 
viscosidade, tensão superficial, 
intervalo e modelo de 
solidificação. (Ravi, 2007) ⇒
Interferem na fluidez.
Efeito dos elementos de liga na fluidez do alumínio puro vazado em molde de areia, 
usando diferentes temperaturas de superaquecimento. (Ravi, 2007) 
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
FATORES QUE INTERFEREM NA FLUIDEZ
CARACTERÍSTICAS DO MOLDE ⇒ Materiais do molde
� A fluidez do alumínio medida no molde de espiral confeccionado com 
sílica foi superior ao confeccionado com areia de zircônia, este fato se dá 
em função do elevado poder de coquilhamento da zircônia (50% maior). 
(Ravi, 2007) 
� Em testes de fluidez realizados a vácuo o alumínio apresentou maior 
fluidez no tubo de inox que no tubo de quartzo. (Ravi, 2007)
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
38
FATORES QUE INTERFEREM NA FLUIDEZ
CARACTERÍSTICAS DO MOLDE ⇒ Temperatura do molde
Efeito da temperatura do molde e temperatura de vazamento na fluidez 
do Al e suas ligas em molde de aço. (Ravi, 2007) 
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
Resultados de pesquisa sobre fluidez realizada no 
LabFund/DEM/PGCEM/Udesc
KRAMEL, Marcelo. Estudo da fluidez de ligas Al-Si: Efeitos de tempetatura de vazamento e da 
qualidade do metal líquido. Dissertação de Mestrado PGCEMUDESC, 2009. 
Modelo Proposto: enchimento 
contra a gravidade com 
redução gradativa na seção do 
corpo de prova.
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
39
Resultados de pesquisa sobre fluidez realizada no 
LabFund/DEM/PGCEM/Udesc
Modelamento do conjunto 
fundido: mostrando os diferentes 
componentes do sistema de 
canais de enchimento
KRAMEL, Marcelo. Estudo da fluidez de ligas Al-Si: Efeitos de tempetatura de vazamento e da 
qualidade do metal líquido. Dissertação de Mestrado PGCEMUDESC, 2009. 
Bacia de Vazamento
Canal de Descida
Canal de Distribuição
Canal de Ataque
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
Resultados de pesquisa sobre fluidez realizada no 
LabFund/DEM/PGCEM/Udesc
KRAMEL, Marcelo. Estudo da fluidez de ligas Al-Si: Efeitos de tempetatura de vazamento e da 
qualidade do metal líquido. Dissertação de Mestrado PGCEMUDESC, 2009. 
– Método proposto por Fuoco para placas fundidas em 
coquilha com partição vertical;
– Canais de descida, distribuição e ataque tipo faca;
– Sistema divergente 1:2:2;
– O sistema diminui a velocidade por atrito, reduzindo a 
velocidade e a turbulência.
PROJETO DO MOLDE METÁLICO
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
40
Resultados de pesquisa sobre fluidez realizada no 
LabFund/DEM/PGCEM/Udesc
KRAMEL, Marcelo. Estudo da fluidez de ligas Al-Si: Efeitos de tempetatura de vazamento e da 
qualidade do metal líquido. Dissertação de Mestrado PGCEMUDESC, 2009. 
MOLDE METÁLICO
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
Resultados de pesquisa sobre fluidez realizada no 
LabFund/DEM/PGCEM/Udesc
KRAMEL, Marcelo. Estudo da fluidez de ligas Al-Si: Efeitos de tempetatura de vazamento e da 
qualidade do metal líquido. Dissertação de Mestrado PGCEMUDESC, 2009. 
Método para medição da máxima distância de fluidez 
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
41
Resultados de pesquisa sobre fluidez realizada no 
LabFund/DEM/PGCEM/Udesc
KRAMEL, Marcelo. Estudo da fluidez de ligas Al-Si: Efeitos de tempetatura de vazamento e da 
qualidade do metal líquido. Dissertação de Mestrado PGCEMUDESC, 2009. 
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120 140
Grau de superaquecimento (ºC)
D
is
tâ
n
c
ia
 
de
 
Fl
u
id
e
z 
(m
m
)
Al puro
Liga 356
Liga 413
Tliquidus Al puro = 660ºC
Tliquidus Liga 356 = 615ºC
Tliquidus Liga 413 = 580ºC
∆T 130ºC
∆T 80ºC ∆T 130ºC
Cavidade Cheia
Comportamento semelhante
Comportamento típico
Intervalo de solidificação
O Silício teve pouca 
influência c/ maior grau 
de superaquecimento
Influência do modelo de solidificação – uso de ligas com diferentes intervalos de solidificação.
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran 
0
20
40
60
80
100
120
140
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
Grau de superaquecimento(ºC)
Di
s
tâ
n
c
ia
 
de
 
Fl
u
id
e
z 
(m
m
)
Liga 413
Liga 413 (30%)
Liga 413 (50%)
Cavidade Cheia
T liquidus Liga 413 = 580ºC
Comportamento semelhante
Redução na fluidez 
das ligas c/ cavaco
413 – 100%
413 + 30% – 98% 
413 + 50% – 88%
KRAMEL, Marcelo. Estudo da fluidez de ligas Al-Si: Efeitos de tempetatura de vazamento e da 
qualidade do metal líquido. Dissertação de Mestrado PGCEMUDESC, 2009. 
Resultados de pesquisa sobre fluidez realizada no 
LabFund/DEM/PGCEM/Udesc
Influência da qualidade do banho – contaminação do banho pela adição de cavacos 
Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran