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CAVITAÇÃO

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by

Rodrigo Dias

on 29 October 2012

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Transcript of CAVITAÇÃO

CAVITAÇÃO O que é cavitação? É o nome que se dá ao fenômeno de vaporização de um líquido pela redução da pressão, durante seu movimento a uma temperatura constante.

A cavitação é comum em turbinas hidráulicas, bombas de água e de óleo, válvulas, propulsores navais, pistões de automóveis e até em canais de concreto com altas velocidades, como em vertedouros de barragens. Para todo fluído no estado líquido, pode ser estabelecida uma curva que relaciona a pressão à temperatura em que ocorre a vaporização. Como pode ser visto no próximo slide.

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. E seus efeitos em turbinas hidráulicas A curva 1, delimita as regiões das fases sólida e líquida (fusão);


A curva 2, delimita as regiões das fases líquida e gasosa (vaporização);


A curva 3, delimita as regiões das fases gasosa e sólida (sublimação);


O ponto P é um ponto comum às três curvas e é denominado ponto triplo. Neste ponto as fases sólida, líquida e gasosa, estão em equilíbrio. As bolhas de vapor que se formam devido à baixa pressão, serão carregadas e podem chegar a uma região em que a pressão cresça novamente a um valor superior a Pv. Então ocorrera 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. Efeitos da Cavitação em uma Turbina Hidráulica Cavitação em uma Bomba Centrífuga Efeitos da Cavitação em uma Bomba Centrífuga A Curva de Colina das turbinas tem a finalidade de facilitar a programação, supervisão e controle baseando-se na relação entre vazão, queda líquida, potência ativa e rendimento da turbina.

A partir destas informações define-se uma faixa operativa ideal para as turbinas, evitando assim os efeitos da cavitação.

No próximo slide pode-se ver a tabela com os limites de operação para evitar a cavitação excessiva no rotor das turbinas da UHE MGP: Cavitação nas Turbinas da UHE MGP Observações:
34,2 MW é a potência ativa nominal das unidades geradoras da UHE MGP;
O NA Jusante máximo maximorum é de 335,63 m. Curva de Colina da UHE MGP Assim como as turbinas da UHE MGP, as turbinas da UHE SJO também possuem sua faixa operativa ideal. Em ambas as usinas, a garantia contra erosão excessiva devida a cavitação é por um período de 8.000 horas de operação efetiva nas condições operacionais garantidas, a partir da entrada em operação comercial.

Durante o período de garantia, as turbinas não poderão operar por mais de 500 horas em potências inferiores e/ou mais de 100 horas em potências superiores aos limites garantidos. Cavitação nas Turbinas da UHE SJO Abaixo está a tabela com os limites de operação para evitar a cavitação excessiva no rotor das turbinas da UHE SJO: Observações:
25,5 MW é a potência ativa nominal das unidades geradoras da UHE SJO;
O NA Jusante máximo maximorum é de 144,06 m. Quando da ocorrência de dano cavitacional, é necessário reparar o local, preenchendo-o com solda e posteriormente esmerilhar a superfície preenchida. Manual de Hidráulica – Azevedo Netto – Ed. Blucher;
XV Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica – Grupo de Estudos de Geração Hidráulica;
IO-FRC-101 – Manual de Operação da UHE José Luiz Muller de Godoy Pereira – Cap. II - Unidades Geradoras;
Especificação Técnica Turbinas e Reguladores da UHE São José – SJ-ET-1E-CF-A39-0101-a3. Referências Um fluído escoando, ao ser acelerado, tem uma redução da pressão para que a sua energia mecânica se mantenha constante.
Considerando um fluído escoando com uma temperatura Ti e a uma pressão Pi. Em certos pontos, devido à aceleração do fluído, a pressão pode cair a um valor menor que a pressão em que ocorre a vaporização do fluido (Pv) na temperatura Ti. Então ocorrera uma vaporização local do fluído, formando bolhas de vapor. Autor: Rodrigo Dias Fotos de Cavitação nas Pás 1 e 2 da UG-2 da UHE MGP
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