Jateamento com Granalha de Aço

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PRINCÍPIOS DE LIMPEZA POR JATEAMENTO

A limpeza de uma superfície através do jateamento com granalhas pode ser considerada como uma verdadeira operação de bombardeamento, em que inúmeras partículas abrasivas são arremessadas em alta velocidade contra o alvo.

Imediatamente, antes de colidirem contra o alvo, as partículas estão dotadas de energia cinética, que é diretamente proporcional à massa da partícula e ao quadrado da velocidade, conforme a equação:

Ec = (m . v ²)/2   onde,  m = massa da partícula v = velocidade da partícula

A massa de uma partícula esférica é dada pela relação: 

m = p. (4 π . r ³)/3 onde, r = raio da partícula p = densidade do material

Portanto, a energia cinética de uma partícula esférica é dada pela relação:

Ec = p. (2/3) . π . r ³ . v ²

As equações acima indicam que podem ocorrer variações significativas da energia cinética do jato com pequenas variações nas quantidades e dimensões das partículas. De fato, considerando-se que a velocidade das partículas, independente de seus tamanhos, é mantida fixa. Observa-se através da relação acima, que a diminuição do raio de uma partícula para a metade de seu valor inicial, corresponde a uma diminuição de 8 vezes a sua energia cinética.

Por outro lado, diminuindo-se o tamanho da partícula, aumenta-se a quantidade de partículas arremessadas pela turbina, na mesma proporção que se diminui a sua energia cinética, conforme pode-se observar na tabela I. 1

Tabela 1 – Influência das dimensões das partículas esféricas sobre a sua energia cinética relativa e sobre a quantidade de partículas em um kg de granalhas de aço.

As partículas sofrem uma violenta desaceleração no instante do impacto, transformando parte da energia cinética em calor, parte em energia de deformação ou de fratura e parte em trabalho de limpeza, restando ainda uma parcela da energia cinética que não é transformada (parte das granalhas sofrem ricochete). A eficiência da conversão de energia cinética em trabalho efetivo de limpeza depende de fatores relacionados ao ângulo de incidência do jato, às características da granalha utilizada, ao tipo da impureza a remover, etc. Verifica-se que quanto mais perpendicular for o jato em relação à superfície de trabalho, maior será a componente de energia disponível para o trabalho de quebra das impurezas aderidas à superfície da peça. Neste caso, o acabamento superficial também será mais áspero, pois as granalhas disporão de maior energia para deformar a superfície de trabalho, produzindo relevos mais acentuados. Consequentemente, deverão existir inclinações e dimensões de granalhas ideais para diferentes casos, que combinem as dificuldades particulares de quebra e remoção de cada tipo de impureza associada às condições de cada superfície. No caso de equipamentos dotados de turbinas, quanto menos esféricas forem as granalhas, mais aberto e difuso vai ser o jato, pois o rolamento sobre as palhetas vai ser mais difícil, aumentando a taxa de desgaste e o tempo de contato granalha/palheta. Isto provoca o deslocamento do “ponto quente” e aumenta a dispersão do jato, consequentemente, altera a eficiência e a rapidez de limpeza. O “ponto quente” é a região onde a intensidade do jato é maior, ou seja, onde a energia acumulada de impactos por unidade de área é maior.

Uma turbina arremessa as granalhas sobre uma superfície plana segundo uma distribuição aproximadamente elíptica, conforme pode-se observar na figura 1. Verifica-se, experimentalmente, que a densidade ou intensidade de impacto não é uniforme ao longo da projeção do jato, como seria desejável, observando-se a máxima densidade (ponto quente) junto à região central, conforme apresentado na figura 1.

Para um mesmo equipamento de limpeza, a localização e as dimensões do “ponto quente” podem variar, por exemplo, em função da regulagem ou do desgaste da capa do rotor, do desgaste do rotor, ou do desgaste das palhetas. Evidentemente, a otimização da eficiência de limpeza de um sistema de jateamento (composto de equipamento de limpeza, peça e abrasivo), pode ser conseguida se controladas as características e funções de cada um destes componentes.

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