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CAVITAÇÃO EM MÁQUINAS DE FLUXO

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Apresentação em tema: "CAVITAÇÃO EM MÁQUINAS DE FLUXO"— Transcrição da apresentação:

1 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

2 Qa Formação das bolhas Qb Atingiu a pressão de vapor Qc

3 FORMAÇÃO DA BOLHA – EFEITO MECÂNICO
pint Efeito centrífugo Formação da bolha Condensação Efeito centrípeto

4 Cavitação Cavitação em perfil hidrodinâmico. (NAOE, Univ. of Tokyo, Japão)

5 Cavitação Modelo típico com escoamento Modelo típico de danificação

6 Turbina Francis Danificada pela Cavitação

7 Rotor Danificado

8 Altura de Sucção Positiva – Bomba Não Afogada
2 – CAVITAÇÃO EM BOMBAS 2.1 – Definição da Altura Geométrica de Sucção Pel 1 Tanque aberto Tanque fechado patm patm + pman Hs Ref. Altura de Sucção Positiva – Bomba Não Afogada

9 Altura de Sucção Negativa – Bomba Afogada
Tanque aberto Tanque fechado patm patm + pman Ref. Hs Pel 1 Altura de Sucção Negativa – Bomba Afogada

10 Hs – Altura geométrica de sucção
2.2 – Expressão Geral da Altura Geométrica de Sucção Hs – Altura geométrica de sucção

11 Hb[m] = pb/.g – Altura referente a pressão atmosférica local
Altitude local [m] m He[m] = pe/.g – Altura referente a pressão no tanque de sucção (quando houver)

12 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

13 Hdin[m] = vs2/2.g – Altura referente a velocidade no flange de entrada da bomba
Ds vs 1 Hps[m]– Altura referente as perdas de carga na linha de sucção (deverão ser mínimas possíveis)

14 HLp[m]– Altura referente as perdas localizadas de pressão (implosão das bolhas no início de cavitação) Thoma Coef. de Thoma Stepanoff Bombas centrífugas e mistas Bombas axiais

15 2.3 – NPSH (Net Positive Suction Head)
Inst. Inst. Inst. Inst. Bomba Inst. Bomba NPSH disponível na instalação (preocupação do projetista) NPSH requerido pela bomba (dado pelo fabricante) O sinal > não cavita e o sinal = início de cavitação

16 Catálogos de Fabricantes
Hs NPSHr

17 2.5 – Representação Gráfica do NPSH

18   (N.P.S.H) Requerido N.P.S.H (m) Requerido Folga A Disponível Q
Qmáx Q (m3/h) 5.45

19 (N.P.S.H) Requerido D=145mm 9 8 7 6 N.P.S.Hr(m) 5 4 3 D=174mm 2 1
10 15 20 25 30 Q (m3/h)

20 Elevar o nível do líquido no tanque de sucção
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

21 EXEMPLOS Exemplo 6.4, pág 176, Fund. de Eng. Hidráulica
Exemplo 5.6, pág 160, Hidráulica Básica (Porto)

22 Curvas do Exemplo 6.5

23 3 - CAVITAÇÃO EM TURBINAS HIDRÁULICAS
3.1 –DEFINIÇÃO DA ALTURA GEOMÉTRICA DE SUCÇÃO Q NJ Hs Q Hs Q NJ Altura Geométrica de Sucção Negativa (turbina afogada) Altura Geométrica de Sucção Positiva (turbina não afogada)

24 3.2 - Expressão Geral da Altura Geométrica de Sucção
Altitude local em metros Turbina Francis Turbina Axiais

25 Na construção da Máquina
3.3 – MEDIDAS DESTINADAS A DIFICULTAR O APARECIMENTO DA CAVITAÇÃO Na construção da Máquina Bom acabamento superficial das partes internas Construção das partes internas com material resistente à cavitação Na instalação da Máquina Elevar o nível de sucção Furar a tubulação de sucção Injetar água ou ar

26 Injeção de ar na saída do rotor – Central hidrelétrica Revelstoke
4 turbinas Francis - H = 126,8 [m]; Q = 419,4 [m3/s]; n = 112 [rpm]

27 Rotores Cavitados

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