Velocidade de Vazamento
Calcula a velocidade do metal líquido na base do canal de descida pela equação de Torricelli, v = √(2·g·h), a partir da altura da coluna de metal h (m) e da gravidade g. O resultado, em m/s, é a velocidade com que o metal entra no sistema de canais por ação da gravidade, partindo da altura do bacia de vazamento. É a base do dimensionamento do sistema de canais: a velocidade determina a vazão (junto com a área da seção) e o regime de escoamento. Velocidades altas demais causam turbulência (aspiração de ar, oxidação, erosão); por isso se projetam canais que controlam e desaceleram o fluxo. Informe a altura da coluna de metal.
Resultado
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Velocidade de vazamento
O metal líquido entra no sistema de canais de uma fundição por gravidade, despencando da bacia de vazamento pelo canal de descida (sprue). A velocidade que ele atinge na base desse canal é dada pela equação de Torricelli — a mesma que descreve um líquido escoando de um orifício sob gravidade: v = √(2·g·h), onde h é a altura da coluna de metal (do nível na bacia até o ponto) e g a gravidade. É a conversão da energia potencial (altura) em energia cinética (velocidade). Essa velocidade é um parâmetro de projeto crucial, porque governa o regime de escoamento do metal. O grande inimigo na fundição é a turbulência: metal entrando rápido e agitado aspira ar (que vira porosidade), oxida sua própria superfície (formando filmes de óxido — 'bifilms' — que são defeitos graves), erode o molde de areia, e aprisiona escória. Velocidades acima de cerca de 0,5 m/s na entrada da cavidade já podem causar problemas em ligas oxidáveis (alumínio, ligas de magnésio). Mas a velocidade na base do canal de descida (que depende da altura) costuma ser bem maior que isso — então a função do sistema de canais é justamente desacelerar e tranquilizar o fluxo entre a base do sprue e a entrada na peça, através do dimensionamento das áreas (sistemas 'despressurizados' com áreas crescentes desaceleram o metal) e de elementos como filtros cerâmicos e poços de pé de descida. Conhecer a velocidade de vazamento é o ponto de partida desse dimensionamento e para calcular a vazão (velocidade × área). Sistemas modernos de enchimento por baixo (bottom gating) e contragravidade buscam minimizar a velocidade e a turbulência. Informe a altura da coluna de metal.
Ferramentas Relacionadas
Área do Canal de Vazamento
Calcula a área da seção do canal de vazamento, A = Q ÷ v, dividindo a vazão de metal desejada Q pela velocidade do metal v. O resultado, na unidade de área coerente (cm²), é a seção transversal que o canal de descida (ou ataque) deve ter para entregar a vazão necessária na velocidade calculada. É a aplicação da equação da continuidade ao sistema de canais da fundição. O dimensionamento correto das áreas dos vários elementos do sistema (bacia, descida, distribuidor, ataques) controla a vazão, a velocidade e o regime de escoamento do metal, evitando turbulência e garantindo enchimento adequado. As proporções entre as áreas definem o tipo de sistema (pressurizado ou despressurizado). Informe a vazão e a velocidade.
Tempo de Enchimento do Molde
Calcula o tempo de enchimento de um molde de fundição, t = V ÷ Q, dividindo o volume da cavidade V pela vazão de metal Q do sistema de canais. O resultado, em segundos, é o tempo para preencher completamente o molde com metal líquido. É um parâmetro crítico: enchimento lento demais permite que o metal esfrie e solidifique antes de preencher tudo (defeito de junta fria, falta de enchimento), enquanto rápido demais causa turbulência, aprisionamento de gases, erosão do molde e inclusões. O tempo ótimo depende do peso e da espessura da peça e do metal. Dimensionar o sistema de canais para o tempo correto é central no projeto de fundição. Informe o volume da cavidade e a vazão.
Rendimento Metálico da Fundição
Calcula o rendimento metálico de um processo de fundição, η = (massa da peça ÷ massa total vazada) × 100%, dividindo a massa da peça acabada pela massa total de metal vazado (peça + massalotes + canais + sobras). O resultado, em %, mede a eficiência do aproveitamento do metal: o restante (canais, massalotes, rebarbas) é refundido, mas consome energia e gera custo. Rendimentos típicos variam de 50 a 80%, conforme a complexidade da peça e do sistema de alimentação. Maximizar o rendimento (massalotes bem dimensionados, sistema de canais otimizado) reduz custos de energia e refusão. Informe a massa da peça e a massa total vazada.
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