Pressão Estática

Pressão estática

Definimos pressão como o quociente entre a componente normal da força sobre uma superfície e a área desta superfície.

A unidade de medida recebe o nome de pascal (Pa).

A força que exerce um fluído em equilíbrio sobre um corpo submerso em qualquer ponto é perpendicular a superfície do corpo. A pressão é uma grandeza escalar e é uma característica do ponto do fluído em equilíbrio, que dependerá unicamente de suas coordenadas como veremos na página seguinte.

Na figura, é mostrado as forças que exerce um fluído em equilíbrio sobre as paredes do recipiente e sobre um corpo submerso. Em todos os casos, a força é perpendicular a superfície, sua intensidade e o ponto de aplicação são calculados a partir da equação fundamental da estática de fluídos.

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.

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 ).