Sistemas fluídos mecanicos – cavitação

SISTEMAS FLUÍDOS MECANICOS – CAVITAÇÃO

Introdução

Nos dias atuais, dispomos de uma imensa variedade de equipamentos para as mais diversas funções. Esses equipamentos operam em condições extremas e estão, em todo momento, sujeito a falhas. Essas falhas podem ser grandes e perceptíveis ou tão pequenas e imperceptíveis mas que podem causar, com o tempo, grandes estragos. Abordaremos o fenômeno da cavitação, suas características e consequências.

Cavitação

Cavitação é o fenômeno onde bolhas de vapor de um fluido são bruscamente expandidas criando uma onda de choque suficiente para desprender romper o material sólido do invólucro. Estas bolhas são originadas através da queda repentina de pressão em um sistema hidráulico.
As bolhas de vapor que se formaram no escoamento devido à baixa pressão, serão carregadas e podem chegar a uma região em que a pressão cresça novamente a um valor superior à Pv. Então ocorrerá a implosão dessas bolhas. Se a região de colapso das bolhas for próxima a uma superfície sólida, as ondas de choque geradas pelas implosões sucessivas das bolhas podem provocar trincas microscópicas no material, que com o tempo irão crescer e provocar o descolamento de material da superfície, originando uma cavidade de erosão localizada. Este é um fenômeno físico molecular e que se dissemina e tende a aumentar com o tempo causando a ruína dos rotores.
A combinação entre a pressão, temperatura e velocidade resulta na liberação de ondas de choque e micro-jatos altamente energéticos, causando a aparição de altas tensões mecânicas e elevação da temperatura, provocando danos na superfície atingida.
Para todo fluido no estado líquido pode ser estabelecida uma curva que relaciona a pressão à temperatura em que ocorre a vaporização. Por exemplo: na pressão atmosférica a temperatura de vaporização da água é de cerca de 100°C. Contudo, a uma pressão menor, a temperatura de vaporização também se reduz.
O fenômeno se basea no Princípio de Bernoulli que nos diz