Cavitação Inox Estudos

1 SINTESE DA BIBLIOGRAFIA FUNDAMENTAL

Esse fenômeno foi observado pela primeira vez por volta de 1894, sendo que a primeira teoria a tentar explicá-lo, fundamentada nos cálculos de Lord Rayleigh de 1917, foi baseada em ondas de choque provocadas pelo colapso de bolhas esféricas contendo um líquido incompressível. Em 1944 KORNFELD E SUVAROV evidenciaram em suas pesquisas a formação de um microjato de líquido através da bolha assimétrica em colapso o que foi comprovado experimentalmente por Naudé e Ellis em 1961. A erosão por cavitação ocorre, então, devido à concentração de energia cinética em uma pequena área próxima ou no próprio local do colapso. Esta concentração de energia é responsável pelas altas tensões localizadas que provocam a degradação da superfície através da fadiga ou por superação da resistência ao cisalhamento. Quando as superfícies perdem o seu perfil original e ideal, por apresentarem crateras, o desempenho da turbina pode ficar prejudicado em termos do rendimento (na transformação da energia hidráulica em energia mecânica) e da resistência mecânica, além de passar a desenvolver um processo de cavitação acelerado (RIBEIRO, 2007). Embora os mecanismos dos colapsos ainda não estejam totalmente esclarecidos, é admitido que o impacto seja caracterizado por uma pressão da ordem de gigapascal, com um tempo de duração de microssegundos e dimensão da superfície de impacto de décimos de milímetro. (BEILER, 2012, p.28).

A cavitação pode ser definida como a quebra de um meio líquido sob pressões muito baixas. Isso faz com que a cavitação relevantes para o campo da mecânica do contínuo e aplica-se aos casos em que o líquido é estático ou em movimento.

No entanto, a cavitação, também pode ocorrer em um líquido estático ou quase estático. Quando um campo de pressão oscilante é aplicado sobre a superfície livre de um líquido contido num reservatório, bolhas de cavitação pode aparecer no interior da massa de líquido, se a amplitude de oscilação é suficientemente grande. Este tipo de cavitação é conhecido como cavitação acústica. (MICHEL ; FRANC, 2003, p.21).

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS À CAVITAÇÃO

O processo de erosão por cavitação de um material pode ser dividido em estágios ou períodos. Inicialmente há um período de incubação, no qual ocorre deformação na superfície com pouca perda de massa. Em seguida ocorre o período de aceleração ou acumulação, em que a taxa de erosão aumenta drasticamente (devido ao encruamento da superfície e ao desenvolvimento de fissuras). O terceiro período é de atenuação, com uma redução da taxa de erosão, que ocorre devido à redução da pressão de colapso das bolhas pelo efeito de amortecimento do líquido retido nas reentrâncias da superfície erodida ou do vapor contido no líquido na zona de cavitação. Por último o período estacionário, no qual a perda de massa torna-se estável. (BEILER, 2012, p.29).

Independente do tipo de material submetido à erosão por cavitação, o desenvolvimento do processo erosivo em função do tempo de exposição apresentar-se-á, normalmente, como indicado na figura 1 dada a seguir. (BEILER, 2012, p.29).

Figura 1 Curvas