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CAVITAÇÃO EM MÁQUINAS DE FLUXO. 1 - INTRODUÇÃO. Queda de rendimento. Aumento da potência de eixo (bombas). Queda da potência de eixo (turbinas). Marcha irregular, trepidação e vibração das máquinas pelo desbalanceamento que acarreta. Ruído provocado pelo fenômeno de implosão das bolhas. Q a. - PowerPoint PPT Presentation
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CAVITAÇÃO EM MÁQUINAS DE FLUXO
1 - INTRODUÇÃO
Queda de rendimento
Aumento da potência de eixo (bombas)
Marcha irregular, trepidação e vibração das máquinas pelo desbalanceamento que acarretaRuído provocado pelo fenômeno de implosão das bolhas
Queda da potência de eixo (turbinas)
Qa
Qb
Qc
Atingiu a pressão de vapor
Formação das bolhas
pint
.ext.int pp
.ext.int pp
Formação da bolha
Condensação
Efeito centrípeto
Efeito centrífugo
FORMAÇÃO DA BOLHA – EFEITO MECÂNICO
Cavitação em perfil hidrodinâmico. (NAOE, Univ. of Tokyo, Japão)
Cavitação
Cavitação
Modelo típico com escoamento Modelo típico de danificação
Turbina Francis Danificada pela Cavitação
Rotor Danificado
2 – CAVITAÇÃO EM BOMBAS
2.1 – Definição da Altura Geométrica de Sucção
Tanque abertopatm
Ref.
Tanque fechado
patm + pman
1
Pel
0
Hs
Altura de Sucção Positiva – Bomba Não Afogada
Ref. 0
Tanque abertopatm
Tanque fechado
patm + pman
1Pel
Hs
Altura de Sucção Negativa – Bomba Afogada
2.2 – Expressão Geral da Altura Geométrica de Sucção
Lppsdinvebs HHHH)HH(H
Hs – Altura geométrica de sucção
afogadanãobomba)(positivoHs 0
afogadabomba)(negativoHs 0
Hb[m] = pb/.g – Altura referente a pressão atmosférica local
A.,Hb 00122010 m
Altitude local [m]
He[m] = pe/.g – Altura referente a pressão no tanque de sucção (quando houver)
g.
pH e
e
Hv[m] = pv/.g – Altura referente a pressão de vapor (depende da temperatura)
Pressão de Vapor
Temperatura oC mm Hg Kgf/cm2 Densidade
15 12,7 0,0174 0,999
20 17,4 0,0238 0,998
25 23,6 0,0322 0,997
30 31,5 0,0429 0,996
35 41,8 0,0572 0,994
40 54,9 0,0750 0,992
45 71,4 0,0974 0,990
50 92,0 0.1255 0.988
55 117,5 0,1602 0,986
60 148,8 0,2028 0,983
65 186,9 0,2547 0,981
70 233,1 0,3175 0,978
75 288,5 0,3929 0,975
80 354,6 0,4828 0,972
85 433,0 0,5894 0,969
90 525,4 0,7149 0,965
95 633,7 0,8620 0,962
100 760,0 1,0333 0,958
105 906,0 1,2320 0,955
110 107,5 1,4609 0,951
115 1269,0 1,7260 0,947
120 1491,0 2,0270 0,943
Hdin[m] = vs2/2.g – Altura referente a velocidade no
flange de entrada da bomba
Ds
vs1
Hps[m]– Altura referente as perdas de carga na linha de sucção (deverão ser mínimas possíveis)
HLp[m]– Altura referente as perdas localizadas de pressão (implosão das bolhas no início de cavitação)
Thoma
z
H.HLp
]1[
elevaçãodetotalAltura]m[H bombadaestágiosdenúmero][z 1
Stepanoff
34
410872 )n.(., qA
Bombas centrífugas e mistas
34
410822 )n.(., qA
Bombas axiais
Coef. de Thoma
2.3 – NPSH (Net Positive Suction Head)
Lppsdinvebs HHHH)HH(H Inst. Inst. Inst. Inst. Inst.Bomba Bomba
Lpdinpsvseb HHHHHHH )(
NPSH disponível na instalação
(preocupação do projetista)
NPSH requerido pela bomba
(dado pelo fabricante)
rd NPSHNPSH O sinal > não cavita e o sinal = início de cavitação
Catálogos de Fabricantes
Hs
NPSHr
2.5 – Representação Gráfica do NPSH
(N.P.S.H) Requerido
Q (m3/h)
N.P.S.H (m)Requerido
Disponível
Q Qmáx
Folga
rd H.S.P.NH.S.P.N 5.45
m50,0H.S.P.NH.S.P.N rd
A
(N.P.S.H) Requerido
D=145mm
D=174mm
Q (m3/h)
N.P
.S.H
r(m
) 987654321
5 10 15 20 25 30
2.6 – Medidas Destinadas a Dificultar o Aparecimento da Cavitação
• Elevar o nível do líquido no tanque de sucção
• Abaixar a bomba
• Reduzir as perdas na linha de sucção
• Resfriar o líquido
EXEMPLOS
Exemplo 6.4, pág 176, Fund. de Eng. Hidráulica
Exemplo 6.5, pág 179, Fund. de Eng. Hidráulica
Exemplo 5.6, pág 160, Hidráulica Básica (Porto)
Curvas do Exemplo 6.5