Rugosidade, Perda De Carga E Cavitação

Rugosidade

É o conjunto de irregularidades, ou seja, pequenas saliências ou reentrâncias que caracterizam uma superfície, essas irregularidades são causadas por erros micro geométricos que são ocasionados pela direção de trabalho das ferramentas de corte e acabamentos, são geralmente imperceptíveis ao olho humano e necessitam de equipamentos especiais para medição precisa.

A superfície Geométrica ideal, ou seja, aquelas que não possuem erros em sua forma ou acabamentos, na verdade não existem e tratam apenas de uma referência.

A superfície real é o resultado do método utilizado em sua produção.

Ex: Torneamento, retifica, ataque químico etc.

Um dos equipamentos mais conhecidos para este fim é o Rugosímetro que permite a detecção bidimensional de uma superfície através de uma ponta (conhecida como Caneta) que atravessa a superfície a ser medida com uma velocidade constante.

A rugosidade desempenha um papel importante no comportamento desempenha um papel importante no comportamento dos componentes mecânicos pois ela influi na

• Qualidade de deslizamento;

• Resistência ao desgaste;

• Possibilidade de ajuste de acoplamento forçado;

• Resistência oferecida pela superfície ao escoamento de fluidos e lubrificantes;

• Qualidade de aderência que as estruturas oferecem as camadas protetoras;

• Resistência à corrosão e fadiga;

• Vedação;

• Aparência.

Uma imagem aproximada do perfil real, obtido por meio de medição é denominada Perfil Efetivo que é um registro gráfico sem qualquer filtragem ou limitação.

Perfil de rugosidade é obtido através do perfil efetivo, por um instrumento de avaliação. É apresentado por um perfil gráfico, depois de uma filtragem para eliminar ondulações que se normalmente sobrepõem-se a rugosidade.

Sistemas de medição da rugosidade superficial

São usados dois sistemas básicos de medida: o da linha média “M” e o da envolvente “E”.

O sistema da Linha média é o mais usado e alguns países utilizam ambos sistemas.

No Brasil pelas Normas ABNT NBR 6405/1988 e NBR 8404/1984 é adotado o Sistema M.

Sistema M – Linha Média

No sistema da Linha Média, todas as grandezas da medição são definidas a partir do conceito de que a linha paralela à direção geral do Perfil, no comprimento da amostragem é de tal modo que a soma das áreas superiores compreendidas entre elas e o perfil efetivo seja igual a soma das área inferiores no comprimento da amostragem.

A1+A2 = A3

Perda de Carga

Quando um líquido escoa de um ponto para outro no interior de um tubo, ocorrerá sempre uma perda de energia, denominada perda de pressão ou perda de carga. Esta perda de energia é devida principalmente ao atrito do fluído com uma camada estacionária aderida à parede interna do tubo. Em suma, perda de carga é a energia perdida pela unidade de peso do fluido quando este escoa.

O escoamento de um fluido não é descrito pelo movimento individual de cada uma de suas partículas, mas é especificado por sua densidade (ρ) e velocidade de escoamento (V) numa determinada posição e num determinado instante.

Ao escoar por um conduto forçado, o fluido é submetido a variações de pressão, decorrentes de variação na elevação da tubulação, da velocidade de escoamento ou ainda do atrito do fluido com a face interna da parede do conduto.

A viscosidade tem uma influência sobre o perfil de velocidades ao longo de uma dada seção transversal de uma tubulação em análise. Tomando-se como referência o escoamento de um determinado fluido sobre uma placa de comprimento semi-infinito, observa-se a ocorrência de dois regimes distintos quanto à estrutura das linhas de fluxo. No escoamento laminar ou no regime laminar, o fluido se move em camadas, com velocidade constante. As partículas movem-se de forma ordenada, mantendo sempre a mesma posição relativa.

Quando a estrutura dessas linhas de fluxo desenvolve movimentos tridimensionais aleatórios, nas quais os vetores de velocidade das partículas possuem componentes tridimensionais aleatórios, em adição à velocidade média, o escoamento é dito turbulento.

Em ambos os casos, essa variação na velocidade provoca uma perda de energia hidráulica, denominada de perda de carga, que pode ser dividida em:

• Perda localizada (devido a singularidades, tais como ampliações, reduções, curvas, válvulas com área transversal não constante);

• Perda distribuída (devido ao atrito do fluido com as paredes do conduto, ao longo de toda a sua extensão, com área transversal constante).

Perda de carga localizada

Usualmente, as canalizações apresentam peças especiais (válvulas, registros, medidores de vazão etc) e conexões (ampliações, reduções, curvas, cotovelos, tês etc) que pela sua forma geométrica e disposição elevam a turbulência, resultando em perdas de carga.

Estas perdas são denominadas localizadas, acidentais ou singulares, pelo fato de decorrerem especificamente de pontos ou partes bem determinadas da tubulação ao contrário do que ocorre com as perdas em consequência do escoamento ao longo dos encanamentos. Desta forma, a perda de carga total ao longo de uma canalização é o resultado da soma das perdas de