Significado de Força, Pressão e Perda de Carga
Adentramos ao primeiro tópico a respeito do conteúdo específico para o encanador residencial. Falaremos um pouco sobre o significado de termos bastante recorrentes na área. Estamos falando de força, pressão e da perda de carga.
Força
Iniciando pela força, a força pode ser considerada qualquer pressão exercida sobre uma superfície. Por exemplo, em uma torre d’água com 10 metros, a pressão exercida em seu fundo é o mesmo que 10 metros por cm², independentemente do seu diâmetro, totalizando 1 kg de f/cm².
Veja o nosso exemplo logo abaixo:
Figura 1: Força d’água em uma torre com 10 metros.
Pressão
Para falar sobre pressão, primeiramente precisamos entender como uma pressão é exercida em um recipiente. O princípio dos vasos comunicantes exemplifica bem essa questão. Perceba a Figura 2, temos dois vasos de água (A e B) com a mesma quantidade de água.
Nesse caso, imaginamos que a pressão seria maior no fundo vaso A, visto que ele possui maior diâmetro.
No entanto, se houvesse uma ligação dos dois vasos através de um cano, o nível de água permaneceria o mesmo (Figura 3). Esse princípio demonstra que não há pressão maior no recipiente A, visto que se houvesse uma pressão superior, a tendência seria que a água do recipiente B subisse ou transbordasse. Isso é chamado de princípio dos vasos comunicantes.
Com isso, podemos perceber de forma clara que a pressão sobre uma superfície, independe do seu volume de água, sofrendo alteração apenas pela altura do nível d’água, pois, recipientes com formatos e capacidades diferentes, com volumes de água diferente, se essas tiverem a mesma altura, permanecerão inalteradas.
- Pressão em um prédio
Para entender na prática, vamos imaginar a pressão d’água exercida nas tubulações de um prédio. No exemplo exposto na Figura 4, o reservatório de água está no topo de um prédio. Vamos observar a pressão que é exercida nos pontos A e B.
Como falamos anteriormente, a pressão leva em consideração a altura da água. Nesse caso, a pressão (ou também chamada de esforço), para a água chegar até o ponto A, é menor daquela pressão para que ela chegue ao ponto B, visto que o ponto A possui altura mais próxima do nível da água, enquanto no ponto B, ele é muito mais baixo do que o reservatório.
- Cálculo de Pressão
Em alguns momentos será preciso calcular a pressão exercida sobre as superfícies para identificar erros e poder prestar o melhor serviço. Para isso, utilizamos a unidade de medida de quilograma de força por centímetro quadrado, abreviada para kgf/cm². Essa é a unidade mais comum, no entanto existem outras, como o m.c.a (metro de coluna d’água) e o kPa (quilo pascal).
1 kgf/cm² equivale a 10 m.c.a
1 kgf/cm² equivale a 100 kPa
1 m.c.a equivale a 9,80638 kPa
Para saber a pressão exercida em uma rede, o equipamento mais indicado é um manômetro (Figura 5). Ele deve preferencialmente ser ligado ao ponto mais baixo de uma rede, para identificar o máximo de pressão exercida. É importante que para sua utilização, se retire todo o ar presente nas tubulações para evitar erros de leitura.
Por exemplo, se ao utilizar um tubo de PVC, nas recomendações do fabricante é indicado que aquele tipo de tubo resiste a uma pressão de até 800 kPa. Isso significa que esse aparelho resiste a apenas 8 kgf/cm² ou 80 m.c.a.
- Tipos de Pressão
Podemos dividir a pressão em 4 tipos diferentes. É de extrema importância conhecer os tipos de pressão para poder entender melhor a sua relação com os encanamentos.
1. Pressão hidrostática
Começando pela pressão mais importante de se conhecer, a pressão hidrostática diz respeito a pressão da água quando ela está parada em repouso. Normalmente um líquido encontra-se fluido, no entanto, quando ele é paralisado por algum objeto, como uma barragem ou uma torneira, ali se aplica a pressão hidrostática.
Imagine uma jarra de vidro cheia de água. A pressão hidrostática é a força que a água exerce em contato com a sua superfície somada a força que ele também vai exercer para baixo (gravidade). Caso a pressão hidrostática seja superior a resistência da jarra de vidro, ela pode se partir.
Além disso, a pressão hidrostática também deve levar em consideração a densidade do líquido. Quanto mais denso ele for, mais forte será a sua pressão.
Por esse motivo, a fórmula da pressão hidrostática é:
P = d.g.h
Onde, d: densidade (kg/m³); g: gravidade (m/s/²) e h: altura (m).
Se tratando de um prédio, devemos considerar a pressão hidrostática da seguinte forma: A pressão em qualquer ponto da rede de canos da rede hidráulica não pode ser superior a 400 kPa, 40 m.c.a ou 4 Kgf/cm². Traduzindo, a pressão não deve ser maior do que 40 metros de altura.
No entanto, se você refletir por um tempo, vai perceber que existem diversos prédios bem maiores do que 40 metros de altura. Nesses casos, o ideal é instalar válvulas redutoras de pressão nos edifícios, para poder dissipar a pressão hidrostática, trazendo maior segurança.
2. Pressão Dinâmica
Por pressão hidrostática falamos a respeito da água em repouso. Quando a água está em movimento, chamamos isso de pressão dinâmica. A pressão dinâmica depende de diversos fatores, como a tubulação, seu diâmetro, ligações e traçados. Ela pode ser medida através de um manômetro.
Para seu cálculo devemos utilizar:
Pressão dinâmica = pressão hidrostática - perdas de carga localizadas e distribuídas.
No tópico seguinte falaremos um pouco mais sobre as perdas de carga.
3. Pressão atmosférica
Essa é a mais conhecida. A pressão atmosférica é muitas vezes ensinada no ensino médio. Ela é a pressão da gravidade atmosférica exercida sobre a terra ao nível do mar. Essa pressão é de 1,01325.105 Pa.
Esse tipo de pressão é de extrema importância quando estamos falando da pressão hidrostática, visto que os fluidos estáticos, vão estar sofrendo ação também da pressão atmosférica!
Por exemplo, a pressão de fundo, que é a pressão absoluta de um recipiente, é o somatório da pressão hidrostática + a pressão atmosférica, visto que a depender da altura em que esse recipiente esteja acima do nível do mar, mais pesado será a atmosfera pressionando o seu conteúdo.
A fórmula da pressão absoluta é:
P = P0 + d.g.h
Onde, P0 vai ser a pressão atmosférica, ou seja, a nível do mar: 1,01.105.
A medida em que vamos subindo, a pressão atmosférica também vai subindo, e ela irá influenciar diretamente na pressão exercida no interior de reservatórios e canos.
4. Pressão de serviço
Por fim, a pressão de serviço é a pressão limite que é submetida pelos dispositivos hidráulicos. Cada peça de fechamento leva a uma maior pressão em outro ponto de instalação, portanto, define-se que nenhuma peça ao ser fechada provoque pressão hidrostática maior do que 2 kg/cm² (20 m.c.a). Independentemente do material das peças, essa é uma regra geral, pois não leva em consideração os tipos de produtos.
Lembre-se que a pressão hidrostática máxima deve ser de 40 m.c.a, somados a pressão de serviço, totalizamos uma pressão de 60 m.c.a. É necessário que esse limite seja respeitado para que não ocorram os problemas de excesso de pressão, como vazamentos, diminuição da resistência de dispositivos e rompimentos de tubos e conexões.
Este artigo pertence ao Curso de Encanador Residencial
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