Disciplina: Processos de Fabricao Parte 2: Fundio Professor: Guilherme O. Verran Dr. Eng. Metalrgica

Aula 04 Escoamento de metais lquidos Canais de Enchimento1. Introduo -

o o o o

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Escoamento de Metais em Canais. Turbulncia e nmero de Reynolds. Lei da Continuidade. Perda de Cargas. Coeficiente de Perda de Cargas. 2. Elementos dos Sistemas de Canais Relaes de Escalonamento (relaes de reas) Sistemas Pressurizados e Sistemas Despressurizados. Bacia de Vazamento. Canal de Descida. Canais de Distribuio e Ataque. Posicionamento dos Ataques com Relao ao Canal de Distribuio. Sistemas Verticais de Enchimento. 3. Projeto dos sistemas de canais de enchimento Equaes Fundamentais. Determinao do Tempo de Enchimento da Pea. Determinao da Velocidade Mtodo da Seo de Choque.

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Sistemas de Canais1 2 4 3 5 6 7

1 . Bacia de Vazamento

2 . Descida

3 . Distribuio

4 . Reteno de Escria

5 . Ataque

6 . Ventilao

7 . Massalote

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Componentes Bsicos de um Sistema de Canais de Enchimento

Bacia de Vazamento Canal de Descida

Pea P do Canal de Descida Canais de Distribuio Extenso do Canal de Distribuio Canais de Ataque

Molde com Apartao Horizontal

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Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 1. Turbulncia e Nmero de Reynolds Re = (v.d) / v = velocidade do fludo d = dimetro hidrulico do canal = viscosidade cinemtica do lquido =/cm2. 10-2 / s C.G.S.

= viscosidade dinmica (centipoise) = densidade do lquido (g/cm3)

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Valores de Viscosidade Cinemtica para alguns LquidosLquido gua Alumnio F0F0 Cinzento F0F0 Branco Cobre Ferro Fe - 0,75%C Fe 3,4% C Chumbo Magnsio Mercrio Ligas Metlicas Viscosidade Cinemtica (cm2 . 10-2/s) 1,00 1,27 0,45 0,40 0,40 0,89 1,10 1,50 0,22 0,80 0,115 0,1/1,5 Temperatura (0C) 20 700 1300 1300 1200 1600 1500 1300 400 680 20 S = 500

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Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais

Fluxo Laminar Re < 2000 Fluxo Turbulento 2000 Re 20000

Fluxo Severamente Turbulento Re 20000

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Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais Fluxo de Metal na maioria dos casos Reais em Fundio Critrio no Clculo de Canais de Enchimento Consequncia Prtica

Turbulento Manuteno de Re < 20.000

Para Re < 20.000 a turbulncia mais interna ao fluxo, com uma fina camada junto parede

Evita-se a quebra da camada de xido formada na superfcie do lquido e sua introduo no seio do lquido

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Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 2 . Lei da Continuidade Em um canal fechado completamente cheio, a vazo constante, independentemente de variaes locais da velocidade ou da rea transversal

Q = v1 . A1 = v2 . A2v1 e v2 = velocidades no pontos 1 e 2 (cm/s) A1 e A2 = reas da sees transversais nos pontos 1 e 2 (cm2) Q = vazo do lquido em todos os pontos do canal (cm3/s)

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Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais 3 . Perdas de Carga Ocorrncia de perda por atrito decorrentes da interao entre as paredes dos canais e o lquido que possui certa viscosidade. Perdas localizadas devido s mudanas de direo e dimenses dos canais Perdas adicionais Em Fluxos Turbulentos devidos s caractersticas do fluxo Efeitos de atrito internos massa lquida

Em todo o Sistema Real

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Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais Situaes de Perda Localizada por Variao de Seo

Ocorrncia de Desligamento entre o fluxo e as paredes

Zonas com Desligamento de Fluxo Aparecimento de regies de baixa presso

Conseqncia Prtica: aspirao de ar e gases resultando em defeitos.

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Aumento de seo

Reduo de seo Representao esquemtica mostrando a formao de reas de baixa presso devido a variaes abruptas na seo transversal de um conduto

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Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais Situaes de Perda Localizada por Mudana de Direo

Ocorrncia de Desligamento entre o fluxo e as paredes Aparecimento de regies de baixa presso Zonas com Desligamento de Fluxo Conseqncia Prtica: aspirao de ar e gases resultando em defeitos.

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(a) Turbulncia devido a presena de canto vivo

(b) Aspirao de ar devido a presena de canto vivo

(c) Uso de arredondamentos minimizando a turbulncia e a aspirao de ar.

Esquema mostrando o fluxo de um fludo com mudana na direo do fluxo.

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Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais Considerando-se as perdas por atrito, o clculo da velocidade em algumas sees de rea A, no sistema fica: v = 2. g. h . 1/ ( 1 + Kn (A / An)2

Kn = coeficiente tabelado A = rea do ponto onde ser quer a velocidade An = reas de perda

= coeficienteglobal de perdas

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Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais Coeficientes de Perda sugeridos por Wallace e Evans Tipo de Perda Entrada da Bacia para o Canal de Descida Sem Concordncia Com Concordncia Coeficiente 0,75 0,20

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Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais Coeficientes de Perda sugeridos por Wallace e Evans Tipo de Perda Juno Descida/Distribuio Sem Concordncia Com Concordncia Sem Concordncia Com Concordncia Coeficiente 2,0 1,5 1,5 1,0

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Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais Coeficientes de Perda sugeridos por Wallace e Evans Tipo de Perda Coeficiente Juno em I Juno Distribuio/Ataque Sem Concordncia Com Concordncia 2,0 0,5 2,0

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Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo de Metais em Canais Coeficientes de Perda sugeridos por Wallace e Evans Perdas por Frico Coeficiente Canais Redondos Canais Quadrados Canais Retangulares 0,02 L/D 0,06 L/Dh 0,07 L/Dh L = Comprimento D = Dimetro

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Coeficientes Globais de Perda sugeridos por Wallace e Evans para Sistemas Despressurizados

Tipos de Sistemas01 Canal de Distribuio 02 Canais de Distribuio, com vrios ataques, sem mudana de direo no canal 02 Canais de Distribuio, com vrios ataques, mudanas de direo de 900 no canal

Canal de Canal de Descida Reto e Descida Afunilad Estrangulamento na Distribuio o 0,90 0,73 0,90 0,73

0,85

0,70

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ELEMENTOS DOS SISTEMAS DE CANAIS Relaes de reas Sistemas Pressurizados A seo menor corresponde aos Ataques A seo menor corresponde ao Canal de Descida

Sistemas Despressurizados Idia Bsica

Aumentar ou diminuir a velocidade do fluxo a partir da diminuio ou aumento das reas

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Relao de reas (Escalonamento) Indica a proporo de rea dos trs componentes bsicos do sistema rea Descida rea Descida

:

rea Distribuio rea Descida

:

rea Ataque rea Descida A2 < 1

1

:

A1

:

A2

Sistemas Pressurizados

Sistemas Despressurizados

A2 > 1

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Vantagens dos Sistemas PressurizadosMaior Rendimento Metlico

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