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Como calcular a pressão hidrostática

A pressão hidrostática é a pressão estática causada pelo peso de uma coluna de água situada acima de um ponto de referência. A pressão no fundo de um lago de 12 m de profundidade ou a pressão dentro de um tubo estreito também de 12 m são idênticas, uma vez que somente a altura está envolvida. O valor da pressão pode ser expresso por libra por polegada quadrada (psi) ou polegada por coluna de água ou polegada por coluna métrica (polegada W.C. ou polegada H2O). Esse calculo é basicamente utilizado para solucionar diferentes problemas práticos envolvendo água e outros fluídos de densidade conhecida.

Instruções

Este cálculo pode ser usado para calcular a altura de água em uma coluna, sem precisar escalá-la para medir (water tower image by Colin Buckland from Fotolia.com)

    Cálculos básicos

  1. Meça a altura ou a profundidade da água acima do ponto de referência em polegadas ou pés.

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    Mergulhadores podem medir a profundidade através de equipamentos que medem a pressão hidrostática (divers image by Paul Wright from Fotolia.com)
  2. Divida o valor da profundidade em polegadas por 27,71 (polegada/psi), ou a profundidade em pés por 2,31 (pés/psi) que são os fatores de conversão de unidades no sistema inglês. O resultado obtido é a pressão hidrostática expressa em psi.

    A pressão hidrostática de uma represa situada a centenas de metros de profundidade, impulsionam imensos geradores instalados abaixo dela (hoover dam image by Dave from Fotolia.com)
  3. Utilize esses cálculos para resolver problemas práticos. Um exemplo poderia ser medir a pressão estática de uma coluna de água de 150 pés de altura. Para isso, basta dividir 150 pés por 2,31, o resultado da pressão estática ao nível do solo seria de 65 psi. Essa pressão estática encontrada é ideal para empresas de abastecimento de água doméstico, assumindo-se um terreno plano.

    Empresas de abastecimento de água (Stockbyte/Stockbyte/Getty Images)

    Cálculos relacionados

  1. Utilize o mesmo cálculo para encontrar a profundidade. Por exemplo, pode-se determinar a profundidade da água a partir da leitura de um manômetro. No exemplo acima, é necessário posicionar um manômetro em um tubo ao nível do solo, permitindo assim calcular a altura de água acima desse nível, sem precisar de uma fita métrica. Isso o poupará de ter que subir na coluna a cada vez que desejar verificar o nível de água. Se o manômetro ler 65 psi, então basta multiplicar 65 por 2,31 pés/psi, assim obterá 150 pés de altura de água acima do nível do solo.

    Conhecendo a pressão no fundo, poderá determinar a pressão no topo (Blue Water Tower image by Jim Mills from Fotolia.com)
  2. Aplique o cálculo da pressão hidrostática a uma escala computacional. Se precisa bombear água para o 5º andar de um prédio e quer que a água chegue a uma pressão de 45 psi, poderá determinar a pressão mínima exigida pela bomba que está ao nível do solo. Se o 5º andar está a 55 pés de altura, é necessário dividir 55 por 2,31 pés/psi para determinar a perda de carga necessária para impulsionar água até o 5º andar. Assim, obtêm-se 23,81 psi, o qual deverá ser somado à pressão mínima exigida que é de 45 psi, obtendo-se então um valor mínimo requerido de 68,80 psi. Adicionando-se um coeficiente de segurança de 20%, será necessário projetar uma bomba com uma pressão de saída em torno de 80 a 85 psi.

    A perda de carga deve ser sempre considerada quando necessita bombear água à andares superiores. (apartment building image by Serg Zastavkin from Fotolia.com)
  3. Varie a densidade quando utilizar outros tipos de fluídos. Utilizando o mesmo exemplo da torre de água mas desta vez com água do mar, seria necessário dividir 150 por 1,03 que corresponde à densidade da água do mar, obtendo-se então 145 pés e, assim, projetar a mesma pressão de 65 psi do fundo da torre, uma vez que a água do mar é mais densa que a água doce. Por outro lado, um mergulhador de altas profundezas, descendo a 145 pés, seria exposto a uma pressão de 65 psi ao nível do mar, que é quatro vezes maior que a pressão da superfície.

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Dicas

  • Utilize esses cálculos para resolver problemas com bombeamento de água em poços de altas profundidades e terrenos montanhosos.

Aviso

  • Confira seus cálculos mais de uma vez e sempre com bastante cuidado quando for comprar uma bomba.

O que você precisa

  • Calculadora ou planilha eletrônica
  • Fita métrica
  • Manômetro

Referências

Recursos

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