Observação do fenômeno da cavitação e do desgaste de rotores de latão de bombas centrífugas em instalação experimental.

Abstract

Esse trabalho apresenta um estudo experimental acerca do fenômeno da cavitação e do desgaste superficial em rotores de latão de uma bomba centrífuga comercial. Uma bancada de ensaios é utilizada para esse estudo. A vazão, as pressões de sucção e de descarga e os sinais de emissão acústica são monitorados durante os ensaios. A caracterização da ocorrência da cavitação é efetuada utilizando-se o monitoramento dos sinais de emissão acústica na carcaça da bomba em diferentes condições de operação. A perda de massa do rotor ao longo de 1357 horas de ensaios é avaliada utilizando-se uma balança de precisão. Micrografias das amostras do rotor erodido, obtidas por meio de um microscópio eletrônico de varredura, são comparadas com as obtidas de um rotor intacto, fabricado em um mesmo lote. Os resultados experimentais obtidos nesse trabalho mostram que o mecanismo de desgaste do material é oriundo dos choques de ondas de água pressurizadas surgidas durante o colapso das bolhas, a alta frequencia, contra a superfície do rotor. O aspecto da superfície erodida sugere que o arrancamento de material se dá a partir da força resultante dessas ondas de pressão que atuam na superfície, produzindo trincas. Depois, como o efeito de uma alavanca, ocorre a propagação dessas trincas, de dentro para fora, arrancando material na forma de crateras. Essas crateras sujeitam-se às novas ondas de choque, gerando outras trincas que se propagam, arrancando material até atingir um aspecto polido, com menor concentração de tensão. Por apresentar menor quantidade de quinas vivas, as crateras polidas novamente são alvo de ataques em suas cristas, gerando novas crateras. Assim, progressivamente, a erosão atua degradando a superfície do rotor de latão. Além disso, os resultados mostram que o monitoramento dos sinais de emissão acústica pode ser empregado como ferramenta eficiente para a detecção do fenômeno da cavitação em bombas hidráulicas. Um maior número de amostras deve ser submetido aos ensaios de cavitação propostos nesse trabalho para possibilitar a construção de um banco de dados confiável contendo informações técnicas acerca da erosão em rotores de latão e outros materiais associados à cavitação.