Engenharia

Estudos de Cavitação

Como todos os fluídos, a água também tem a propriedade de vaporizar em determinadas temperaturas e pressões. Por exemplo, a água entra em ebulição sob a pressão atmosférica local a uma determinada temperatura, no nível do mar (pressão atmosférica normal) a ebulição acontece a 100oC. Ao modo que a pressão diminui a temperatura de ebulição também se reduz, quanto maior a altitude do local menor será a temperatura de ebulição. Em conseqüência desta propriedade pode ocorrer o fenômeno da cavitação nos escoamentos hidráulicos.
É chamado de cavitação o fenômeno que decorre da ebulição do fluido no interior das tubulações, quando as condições de pressão caem a valores inferiores a pressão de vaporização. No interior das bombas, no deslocamento das pás, ocorrem inevitavelmente rarefações no líquido, isto é, pressões reduzidas devidas à própria natureza do escoamento ou ao movimento de impulsão recebido pelo líquido, tornando possível a ocorrência do fenômeno e, isto acontecendo, formar-se-ão bolhas de vapor prejudiciais ao seu funcionamento, caso a pressão do líquido na linha de sucção caia abaixo da pressão de vapor (ou tensão de vapor) originando bolsas de ar que são arrastadas pelo fluxo. Estas bolhas de ar desaparecem bruscamente condensando-se, quando alcançam zonas de altas pressões em seu caminho através da bomba. Como esta passagem gasoso-líquido é brusca, o líquido alcança a superfície do rotor em alta velocidade, produzindo ondas de alta pressão em áreas reduzidas. Estas pressões podem ultrapassar a resistência à tração do metal e arrancar progressivamente partículas superficiais do rotor, inutilizando-o com o tempo.

O Fenômeno

Um fluido escoando, ao ser acelerado, tem uma redução da pressão, para que a sua energia mecânica se mantenha constante. Considere um fluido no estado líquido escoando com uma temperatura T0 e a uma pressão P0.
Em certos pontos devido à aceleração do fluido, em uma turbina hidráulica, em uma bomba