Pressoes Hidraulicas

Conceitos fundamentais

Força, Pressão e Perda de Carga

Quando uma força é aplicada sobre uma área, ocorre o que chamamos de pressão.

Imagine um reservatório com 10 metros de altura, completamente cheio de água. Qual é a força ou pressão, que teremos sobre o fundo deste reservatório?

Será de 10 metros de força em cada cm² do seu fundo, não importando qual seja seu diâmetro.

A água contida em um tubo tem um determinado peso, o qual exerce uma determinada pressão nas paredes desse tubo. Qual é essa pressão? Olhando para os dois copos A e B, em qual dos dois existe maior pressão sobre o fundo de cada um? O copo A ou o copo B? A primeira idéia que nos vem na cabeça é que existe maior pressão no fundo do copo A.

No entanto, se ligarmos os dois copos, como mostra a figura abaixo, observaremos que os níveis permanecem exatamente os mesmos. Isto significa que: Se as pressões dos copos fossem diferentes, a água contida no copo A empurraria a água do copo B, que transbordaria. As pressões portanto, são iguais em ambos os copos! É isto mesmo o que ocorre na prática. Esta experiência é chamada “Princípio dos Vasos Comunicantes”.

Agora, se adicionarmos água no copo A, inicialmente ocorre um pequeno aumento da altura “hA”. O nível do copo A, então, vai baixando aos poucos. Com a adição de água, houve um aumento de pressão no fundo do mesmo, a qual tenderá a se igualar a pressão exercida pela água do copo B.

Conclusão

A pressão que a água exerce sob uma superfície qualquer (no nosso caso, o fundo e as paredes do copo) só depende da altura do nível da água até essa superfície. É o mesmo que dizer: A pressão não depende do volume de água contido em um tubo, e sim da altura.

Níveis iguais, geram pressões iguais. A pressão não depende da forma no recipiente.

Dentro do sistema de abastecimento e da instalação predial a água exerce uma força sobre as paredes das tubulações. A esta força damos o nome de “pressão”. Nos prédios, o que ocorre com a pressão exercida pela água nos diversos pontos das tubulações, é o mesmo que no exemplo dos copos. Isto é: a pressão só depende da altura do nível da água, desde um ponto qualquer da tubulação até o nível da água do reservatório. Quanto maior for a altura, maior será a pressão. Se diminuirmos a altura, a pressão diminui. No esquema abaixo, vimos que a pressão no ponto C é maior que em A, pois ali a altura da coluna da água é maior que a coluna do ponto A.

Como podemos medir a pressão

Como vimos, pressão é uma força exercida sobre uma determinada área. Sendo assim, sua unidade de medida é quilograma força por centímetro quadrado – kgf/cm².

Existem outras formas de expressarmos as unidades de medida de pressão:

m.c.a: metros de coluna d’água

Pa: Pascal

Veja correspondência destas unidades: 1kgf/cm² é a pressão exercida por uma coluna com 10 metros de altura, ou seja, 10 metros de coluna d’água (m.c.a.), ou 100.000 Pa.

Se você mora em um edifício de 10 andares e alguém lhe pede para medir a pressão na torneira do seu lavatório, como você poderia fazer essa medição?

Bastaria substituir a torneira do lavatório por um manômetro* e efetuar a leitura. Você poderia saber qual é exatamente a diferença de altura existente entre o nível da torneira e o da caixa d’água?

Sim! Através do valor que o manômetro estaria marcando. Se este manômetro indicasse por exemplo, 2kgf/cm², isto significaria que esta altura é de 2kgf/cm² x 10 igual 20 metros de coluna d’água. Ou seja, 20 metros de desnível.

Pressão estática, dinâmica e de serviço

Nas instalações prediais, devemos considerar três tipos de pressão:

Pressão estática, pressão dinâmica e pressão de serviço

Pressão estática:

Pressão da água quando ela está parada dentro da tubulação. O seu valor é medido pela altura que existe entre, por exemplo, o chuveiro e o nível da água no reservatório superior. Se for instalado um manômetro no ponto do chuveiro e a altura até o nível da água no reservatório for de 4 metros, o manômetro marcará 4 m.c.a.

Com relação a pressão estática, a norma NBR5626 de instalações prediais de água fria, diz o seguinte:

Em uma instalação predial de água fria, em qualquer ponto, a pressão estática máxima não deve ultrapassar 40m.c.a.(metros de coluna d’água).

Isto significa que a diferença entre a altura do reservatório superior e o ponto mais baixo da instalação predial não deve ser maior que 40 metros. Como então fazer uma instalação de água fria em um edifício com mais de 40 metros de altura?

A solução mais utilizada, por ocupar menos espaço, é o uso de válvulas redutoras de pressão, normalmente instaladas no subsolo do prédio. Veja o esquema abaixo:

Pressão dinâmica:

É a pressão verificada quando a água está em movimento, que pode ser medida também através de um manômetro. Esta pressão depende do traçado da tubulação e os diâmetros adotados para os tubos. O seu valor é a pressão estática menos as perdas de carga distribuída e localizada.

Pressão de serviço:

Esta representa a pressão máxima que podemos aplicar a um tubo, conexão, válvula ou outro dispositivo, quando em uso norma. Neste caso, citamos o seguinte trecho da norma NBR5626: “O fechamento de qualquer peça de utilização não pode provocar sobre-pressão em qualquer ponto da instalação que seja maior que 20 m.c.a. acima da pressão estática nesse ponto”.

Isto quer dizer que a pressão de serviço não deve ultrapassar a 60 m.c.a. pois é o resultado da máxima pressão estática(40.m.c.a.) somada a máxima sobre-pressão(20m.c.a.).

É importante seguir estas recomendações para evitar danos as tubulações, como os casos de rompimento de conexões,