10. Cavitação em água:

Sabendo que a pressão de vapor da água a 30^circ C é aproximadamente 4,24 kPa, qual é a pressão mínima admissível em um sistema de tubulações com água a essa temperatura, de forma a evitar a cavitação?

Passo 1

Beleza, a pergunta pede para a gente descobrir qual a pressão mínima num sistema de água a 30 °C para não rolar cavitação. Isso é assunto de Mecânica dos Fluidos, mais especificamente sobre cavitação e pressão de vapor. Para resolver a gente precisa saber que a cavitação começa quando a pressão do líquido cai até a pressão de vapor dele à temperatura dada. Aqui já sabemos que, a 30 °C, a pressão de vapor da água é
prm vap = 4,24;kPa

Passo 2

O que é cavitação? É quando bolhas de vapor se formam no interior do líquido porque a pressão local desce até a pressão de vapor. Essas bolhas depois implodem e podem danificar tubulações e turbinas. Então, para evitar, basta garantir que a pressão interna do sistema nunca atinja esse valor de vapor.

Passo 3

Teoria que aplicamos:
  • Pressão de vapor ( pmin > prm vap ) é a pressão de equilíbrio entre líquido e vapor àquela temperatura.
  • Se a pressão do fluido ficar igual ou menor que , surgem bolhas (cavitação).
  • Logo, a condição de segurança é

Passo 4

Como a gente quer a pressão mínima admissível, basta igualar ao menor valor que ainda evita cavitação, ou seja:
pmin = prm vap

Resposta

A pressão mínima admissível para evitar cavitação é
boxedpmin = 4,24;kPa

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