Nos testes de desgaste por cavitação, a pressão de descarga da bancada de bomba foi ajustada para 2,5bar, por intermédio do fechamento parcial da válvula de descarga, e a vazão foi mantida em valor aproximadamente constante de 22,4m3/h. A válvula da linha de sucção foi mantida totalmente aberta durante os ensaios e a pressão ficou em torno de 0,24bar absoluto. Estes parâmetros foram definidos nos ensaios de monitoramento por emissão acústica como valores que caracterizavam a cavitação intensa nesta instalação.
Durante os testes, não foram observadas alterações no desempenho hidráulico da instalação. Excetuando+se os momentos de cavitação pulsante, as pressões de sucção e descarga e vazão permaneceram constantes. A tabela 5.1 apresenta os resultados da perda de massa do rotor de teste durante as etapas dos ensaios, como descritos na seção 3: a cada intervalo o rotor foi sacado da bomba, lavado, secado em estufa e foi aferida sua massa.
Tabela 5.1+ Perda de massa do rotor de teste
Data
desmontagem Tempo(h) Massa(g) Perda(g)
% de perda acumulada (em relação à massa inicial) tempo Taxa de perda de massa mg/h 08/jul 0 3793,8 09/jul 25 3793,8 0 25 0 02/ago 158 3793,8 0 133 0 11/ago 240 3793,8 0 82 0 24/ago 480 3788,6 5,2 0,14% 480 10,8 03/set 698 3785,8 2,8 0,28% 218 12,8 15/set 992,25 3782,2 3,6 0,31% 294,25 12,2 01/out 1357 3779,1 3,1 0,39% 364,75 8,5
Perda de massa (média):
Total 14,7g 0,39% 11,20118 mg/h
Observa+se que nas primeiras 240 horas de ensaio não se registrou perda de massa. Dois fatores podem ser os responsáveis por isso. O primeiro diz respeito ao sistema de medição. Mesmo com todo cuidado metodológico, as condições de aferições da massa não permitiram registrar a pequena perda de massa. A massa de água não evaporada na estufa pôde ser suficiente para substituir a massa erodida e interferir numa correta medição da massa perdida. O segundo trata da possibilidade da existência de uma energia que impedisse o desgaste até determinado tempo de exposição. Esse período de incubação do início do desgaste foi observado por Espitia et al[24] em ensaios com aço inoxidável não revestido em dispositivos ultrassônicos de erosão por cavitação. Segundo o autor, a menor rugosidade superficial inicial da superfície contribui para o menor desgaste inicial. Em seu trabalho, a partir de determinado tempo + cerca de uma hora, a taxa de desgaste é constante, não apresentando estágios de aceleração[24]. No entanto, Bazanini et al[21,25], utilizando dispositivo de discos rotativos, com pequenos corpos de prova de ligas de cobre, descreveram desgaste contínuo e uniforme, avaliado desde o início da sujeição, não apresentando sinais de deformação plástica capazes de reter material no início do processo.
No caso desse estudo, não é possível afirmar que o desgaste ocorreu somente após esse período, mesmo que visualmente somente foram constatadas crateras (pittings) a partir desse tempo.
Figura 5.11 – Curv
teste durante os ensa
Para efeito de avaliação da taxa apresenta o resultado medido da trabalho, e os resultados da taxa testados em sistemas de discos rot escolha da análise com os ensai movimento macroscópico do corp dispositivos de cavitação por ultra de prova e da água pode provocar água, aproximando+se do que oco que as dimensões do rotor ensaiad em ensaios de cavitação em dis exposição ao choque com as bolh corpos de prova, assim como su diversas, a tabela referencia as velo encontrada.
Curva de perda de massa acumulada do rotor de os ensaios de desgaste por cavitação.
taxa de perda de massa provocada nos testes, a o da taxa de perda de massa em rotor comercial, o taxa de perda de massa em corpos de prova de lig cos rotativos descritos e referenciados por Bazanini e
nsaios em discos rotativos se deu porque nesse o corpo de prova e, parcialmente, da água, o que não
r ultrassom e em túneis de cavitação. Esse movimen vocar o aparecimento das nuvens de cavitação e reci e ocorre na montagem de uma instalação real. Deve nsaiado foram muito superiores às de corpos de prov m dispositivos de discos rotativos. Naturalmente, s bolhas de água é muito maior no rotor analisado o sua massa e volume. Entretanto, mesmo em co as velocidades tangenciais dos ensaios e a taxa de per
r de stes, a tabela 5.2 , obtido nesse de ligas de cobre anini et al[21,25]. A nesse sistema há ue não ocorre em vimento do corpo e recirculação da Deve+se ressaltar e prova utilizados ente, a área de lisado do que em em condições tão de perda de massa
Tabela 5.2 – Taxa de perda de massa em processos de erosão por cavitação em ligas de
cobre com discos rotativos e protótipo.
Autor Processo Diâmetro do rotor (mm) Velocidade tangencial (m/s) Temperatura da câmara (°C) Taxa de perda de massa (mg/h) Bazanini, (2008) Disco rotativo 250 47,9 37 1,448 Rao et al.,(1980), apud Bazanini[25] Disco rotativo 335 53,8 34 1,7 Zhiye,(1983), apud Bazanini[25] Disco rotativo 350 43,2 26 1,38 Vivekananda, (1983), apud Bazanini[25] Disco rotativo 335 38 32 1,5
*Refere+se à temperatura da água
Ao analisar o perfil do rotor de teste após a sujeição prolongada ao fenômeno, consideramos que, mesmo que a taxa de perda de massa seja bastante significativa, comparada com outros ensaios, o resultado final da perda de massa (14,7g ou 0,39% da massa total do rotor) não interferiu na geometria do rotor/ corpo de prova ao ponto de ser suficiente nesse tempo para provocar alterações no rendimento hidráulico da instalação ou alterar outras condições operacionais, como, por exemplo, o desbalanceamento dinâmico do sistema.
Nos trabalhos citados na Tabela 5.2, não são informadas as composições das ligas. Embora as perdas de massa causada por erosão por cavitação nos corpos de prova de latão, nos trabalhos de Bazanini[21,25], estejam de acordo com as suas referências, para uma melhor comparação, as mesmas condições e materiais deveriam ser usados. Deve+se enfatizar que praticamente inexistem, na literatura técnica, trabalhos similares de ensaios de erosão por cavitação em rotores de ligas de cobre em montagens reais de bombas e que não foram encontradas normas específicas para ensaios de erosão por cavitação em rotores de latão trabalhando em bombas centrífugas.
No entanto, essa comparação serve para demonstrar a significativa taxa de desgaste à qual o rotor está submetido nesse estudo. Além disso, fica constatado que as condições de operação
na instalação bomba/ protótipo desse trabalho gera cavitação intensa e seus efeitos provocam, de forma expressiva, a erosão por cavitação. Não foi possível analisar a superfície desgastada com intervalos de tempo menores, como outros autores(5,6,21,25), que trabalharam com pequenos corpos de prova, uma vez que haveria de destruir cada rotor nesse intervalo, o que não se justificaria a partir do exame visual do desgaste para um rotor de massa tão elevada.
Mesmo que a taxa de desgaste por erosão por cavitação neste trabalho seja bastante significativa, a erosão no rotor de teste, provocada somente por erosão por cavitação, não foi suficiente para provocar alterações no desempenho da instalação. Relatos não formais de trabalhos com sistemas de bombeamento levaram a desgastes acentuados em rotores em intervalos de tempo curtos, com perdas de rendimento hidráulico e demais problemas decorrentes (desbalanceamentos, ruídos, quebra de acoplamentos). Atribui+se a isso a fatores associados que podem amplificar a erosão, principalmente, a abrasividade do fluido recalcado, sua ação corrosiva e a temperatura de trabalho.
5.6 CARACTERIZAÇÃO CO STRUTIVA E MICROESTRUTURAL DOS ROTORES DE LATÃO