Pressão disponivel, pressão estática e pressão dinâmica

Um dos assuntos menos entendidos da Hidráulica, por incrível que pareça, é a questão das pressões da água.

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.




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