1. Cavitação:
a) Explique o que é cavitação e descreva suas consequências em sistemas hidráulicos.
b) Quais são as condições que favorecem o aparecimento da cavitação?
b) Quais são as condições que favorecem o aparecimento da cavitação?
Passo 1
Beleza! O enunciado é sobre cavitação em sistemas hidráulicos. É conteúdo de mecânica dos fluidos (parte de hidráulica). A gente vai precisar entender:
- O que é pressão de vapor de um líquido (
) - Como bolhas de vapor se formam quando a pressão cai
- Quais efeitos isso causa em bombas, válvulas e tubulações
- Quais situações (pressões, velocidades, temperaturas) fazem a pressão local ficar abaixo de
A partir do próximo passo, a gente resolve mesmo.
Passo 2
O que é cavitação?
- Teoria básica: todo líquido tem uma pressão de vapor
que depende da temperatura. Se, em algum ponto do sistema, a pressão absoluta cair abaixo de , o líquido começa a ferver “prematuramente” e formam-se bolhas de vapor. - Essas bolhas são levadas pela corrente para regiões de pressão mais alta, onde colapsam (implodem).
Passo 3
Consequências da cavitação (parte a)
- Erosão: a implosão de cada bolha gera jatos microscópicos e ondas de choque que desgastam superfícies metálicas (hélices, pás de turbina, carcaças).
- Ruído e vibração: o estouro das bolhas causa barulho alto tipo “estalidos” e faz o equipamento vibrar.
- Queda de desempenho: o escoamento fica instável, diminui a vazão real e a eficiência hidráulica da bomba ou turbina.
- Danos mecânicos: com o tempo, as cavidades corroem o material e podem causar falhas catastróficas.
Passo 4
Condições que favorecem cavitação (parte b)
Para a pressão cair abaixo de , geralmente é por causa de:
Para a pressão cair abaixo de
- Velocidade alta: segundo Bernoulli, onde a velocidade
aumenta, a pressão estática cai. Se , gera bolhas. - Altas temperaturas:
sobe com , então um líquido quente precisa de uma pressão ainda maior para não ferver. - Altura manométrica de sucção pequena: em bombas, se a coluna de líquido antes da sucção é curta (pequeno NPSH disponível), a pressão na entrada da bomba cai demais.
- NPSH disponível:
- Se
(requisito do fabricante), ocorre cavitação.
- NPSH disponível:
- Quedas bruscas de seção ou obstáculos (cotovelos, válvulas meio fechadas): criam regiões de baixa pressão.
- Altitude elevada: menor pressão atmosférica
reduz o NPSH disponível.
Resposta
a) Cavitação é a formação e implosão de bolhas de vapor quando a pressão local cai abaixo da pressão de vapor do líquido. Suas consequências são erosão de superfícies, ruído, vibração, queda de desempenho e danos mecânicos.
b) Ela aparece quando a pressão estática em alguma região do sistema fica menor que , o que acontece em fluxos de alta velocidade (Bernoulli), temperaturas elevadas, insuficiência de NPSH em bombas, reduções de seção ou obstáculos, e em altitudes altas (menor
).
b) Ela aparece quando a pressão estática em alguma região do sistema fica menor que