Entendendo de vez a questão de pressão disponível, pressão estática e pressão dinâmica. Por que esse assunto sempre foi misterioso???? Agora não é mais, acompanhe a explicação do Eng. Manoel Botelho e entenda estes conceitos.
Um dos assuntos menos entendido da Hidráulica, por incrível que pareça, é a questão das pressões da água. Eu mesmo, ao estudar a Hidrostática no curso Colegial e achando que entendia tudo, no curso de engenharia fui apresentado -- ou melhor, fui mal apresentado -- aos conceitos de pressão dinâmica, pressão estática e, o que é pior, pressão disponível.
E a velha pressão, como fica? Como se medem essas novas pressões? A velha pressão eu sabia medir, por manômetros ou por tubos de água em que ela sobe. E as novas pressões, como são medidas? Só descansei quando: • Descobri que essas pressões não existem, • Decidi contar essa história e desmistificar conceitos.
Para entender a história é necessário que se entenda e aceite: • A água em contato com a atmosfera tem pressão nula, (tem gente que reluta nessa idéia), • Pressão é a altura de água num tubo e que sobe até um valor que corresponde a essa pressão.
Para isso preparei os dois esquemas a seguir, mostrando um sistema hidráulico em três situações:
Situação 1 - com a válvula no ponto D fechada,
Situação 2 - com a válvula no ponto D totalmente aberta.
Situação 3 - com a válvula no ponto D só um pouquinho aberta.
A válvula é uma torneira, nossa velha conhecida.
Vejam-se os desenhos a seguir. Recomenda-se imprimir os desenhos e acompanhar o texto com os desenhos na mão.
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Notar que o sistema hidráulico em qualquer situação tem o nível de água constante em M. Chega ao sistema uma vazão Q1 e estando a válvula (D) fechada, sai do sistema a vazão Q2 igual à Q1 pois a vazão Q3 (em D) = 0.
Na situação 2 onde existe a vazão Q3 diferente de zero então:
Q1 = Q2 + Q3
Analisemos a situação 1.
Como não existe vazão em D todo o sistema dentro do tanque e dos tubos tem velocidade nula. Estamos na condição estática. É a hidráulica denominada de hidrostática. A pressão hidráulica nos pontos E, B , C e D é igual e vale a altura de água h1. Notar que nos tubos nos pontos B e C a altura de água é a mesma. No ponto D não existe tubo para se saber a altura de água que ocorreria mas, se existisse, marcaria h1 e se puséssemos um manômetro (medidor de pressão) marcaria implacavelmente h1.
Para complicar o estudo inventaram uma tal de pressão estática e que no caso é h1. Por razões didáticas melhor é dizer que nos pontos ocorre uma pressão nas condições estáticas, para não criar na mente dos jovens um conceito de pressão estática diferente da pressão hidráulica.
Até agora tudo fácil. Vamos agora abrir total ou parcialmente ou só um pouquinho a válvula em D. Sairá uma vazão em D igual à Q3 e que será diferente de zero. Se abrirmos totalmente a válvula sairá uma vazão Q3 que será a máxima possível.
Se fecharmos um pouco a válvula a vazão Q3 diminuirá um pouco e se fecharmos mais um pouco a válvula a vazão Q3 diminuirá mais ainda e se fecharmos tudo a vazão em Q3 virará zero. A premissa é que a vazão Q1 é bem maior que Q3 e portanto sempre existe uma vazão de extravasamento Q2.
Vejamos agora as pressões hidráulicas nos vários pontos do sistema que está numa situação dinâmica.
No ponto A a pressão da água é zero pois qualquer água em contato com a atmosfera a pressão é nula.
No ponto E a pressão da água é medida pela altura de água e portanto vale h2.
Notar agora que instalamos um tubo transparente em B e esse tudo a água sobe até o ponto J mais baixo que o ponto A. A pressão em B é medida pela altura JB e é menor que a altura EA. Por que caiu a pressão em B ? É que a água ao escoar perde energia e a perda da energia pode ser medida pela altura JA.
No ponto C a pressão pode ser medida pela altura de água num tubo transparente e vale XC e que é menor que JB . Por que diminuiu a pressão em C ? Perda de energia face ao escoamento ( condições dinâmicas ).
Se instalarmos um manômetro em K a pressão será menor que em B e maior que em C.
Qual a pressão em D? Nula. Qualquer água em contato com a atmosfera tem pressão nula.
E qual seria a pressão num ponto no tubo a esquerda de D ? Basta ver a linha de pressões AD. A pressão seria muito pequena. A linha das pressões é a linha que mostra a pressão em cada ponto.
Fica uma pergunta. Se mudarmos a condição da válvula em D, abrindo mais ou menos como fica a linha pressões AD e que mostra como evolui as pressões de E a D ?
Resposta - passando pouca vazão ( pequeno Q3 ) a linha de pressões é pouco inclinada e existe uma enorme perda de carga na válvula pouco aberta.
Se abrirmos um pouco mais a válvula então diminui a perda de carga na válvula e aumenta a inclinação de AD. As pressões nas condições dinâmicas são denominadas pressões dinâmicas.
Mas o que é pressão disponível ?
É fácil de entender. Na situação 2 (válvula aberta em D) as pressões em qualquer ponto entre E e B são maiores que num ponto entre C e D. Notar que estamos falando em pontos sem saída de água. Digamos que furamos um ponto entre E e B e chamemos esse ponto de M. Sairá uma vazão em M que será função da posição de M (mais ou menos próximo do ponto E) e função da área do furo.
Q = S.V
Onde:
S = seção, área
V = velocidade
Se fizermos um outro furo com a mesma seção num ponto Y entre B e C a vazão de saída será menor que a vazão do ponto M. Por que ?
Nos dois pontos a pressão da água de saída é nula, pois água em contato com a pressão atmosférica tem pressão nula. Mas a vazão de saída da água em M é maior que a vazão de saída em Y pois a pressão que existia antes do furo em M era maior que a pressão em Y. Como as seções são iguais e como a vazão em M é maior então a velocidade de saída em M é maior que a velocidade de saída em Y.
Moro no segundo andar de um prédio de apartamentos e a velocidade de saída (e não a pressão de saída) na minha torneira do tanque é maior que a velocidade de saída da água da torneira semelhante do quinto andar pois a pressão da água quando as duas torneiras estão fechadas é maior no segundo que no quinto andar. Logo a vazão de saída na minha torneira é maior que a vazão de saída no apartamento mais alto.
Logo para se saber a pressão disponível num ponto da instalação o certo é medir a pressão nesse ponto e que se transforma em velocidade quando se abre um orifício ( torneira ) no ponto. Ou seja para saber a pressão disponível na minha torneira eu posso:
• Instalar um manômetro que bloqueia a saída de água ( vazão nula ) mas mede a pressão,
• Instalar um tubo e deixar a água subir. É um manômetro rudimentar.
A altura de água no tubo é pressão no ponto e chamada de pressão disponível. Será o mesmo valor indicado no manômetro.
Agora atenção.
Já ouviram falar de mangueira de alta pressão? Não existe mangueira de alta pressão. Existe mangueira de alta velocidade de saída. Postos de gasolina lavam carros com alta velocidade de água e não com alta pressão pois água em contato com a atmosfera tem pressão nula.
| Texto publicado sob permissão do autor: Manoel Henrique Campos Botelho Eng. Civil e autor do livro Concreto Armado Eu Te Amo Email: manoelbotelho@terra.com.br Cx. Postal 12.966 -- CEP 04009-970 -- S.Paulo SP |
FONTE: http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=27&Cod=80
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