pressão estática - Agua Latinoamérica

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Español 10,000 litros (L)—con una área superficial del fondo de 1.0 metros cuadrados (m 2 )—o 10,000 centímetros cuadrados (cm 2 ). Como un litro de agua pesa un kilogramo, entonces los 10,000 L pesan 10,000 kilogramos (kg). Por lo tanto el medidor de presión mide 10,000 kg/m 2 o 1.0 kg/cm 2 (1 Figura 2. Configuraciones alternativas de flujo de presión ← 10 metros ← 1.0 kg/cm 2 1.0 kg/cm 2 1.0 kg/cm 2 1.0 kg/cm 2 1.0 kg/cm 2 m 2 = 10,000 cm 2 )—o, nuevamente, la fuerza (peso) por unidad de área. Si medimos la altura de los 10 m 3 de agua en el recipiente, averiguaremos que es exactamente 10 metros. El recipiente lleno de agua al lado derecho de la figura tiene un volumen de 2.5 m 3 (2,500 L) con una área superficial del fondo de 0.5 m 2 . Utilizando el mismo razonamiento anterior, el agua pesa 2,500 kilogramos y el medidor de presión mide 2,500 kg/0.5 m 2 (5,000 kg/m 2 ) o 0.5 kg/cm 2 —una vez más, la fuerza (peso) por unidad de área. Si usted mide la altura de los 2.5 m 3 de agua en el recipiente averiguará que es exactamente 5 metros. Una de las propiedades más importantes de un fluido, como lo es el agua, es que la presión en cualquier punto es igual en todas las direcciones. Ya discutí la presión ejercida por el agua sobre la superficie del fondo del recipiente, pero hay que comprender que la presión en el fondo (y en cualquier otro punto) también es ejercida hacia afuera a los lados del recipiente y sobre cualquier objeto que esté sumergido en el agua. Simplificando los cálculos de presión Ahora que ya he ilustrado como la presión estática es la fuerza (peso) ejercida por unidad de área, resulta claro comprender lo impráctico que sería utilizar este método para determinar la presión en “configuraciones” de agua más complicadas. Existe una manera más sencilla de hacerlo. Veamos los ejemplos que aparecen en la Figura 2. Tenemos cinco “recipientes” de agua, cada uno de distinta forma y tamaño. Cada recipiente está lleno de agua hasta la misma altura, 10 metros, por encima del fondo. La pregunta es: ¿Cuál es la presión en el fondo de los recipientes Para ayudarle a determinar la presión, he conectado un medidor de presión al fondo de cada recipiente. No solamente le voy a dar la respuesta antes de discutir este asunto, sino que probablemente ésta sorprenderá a muchos de ustedes, aunque hayan trabajado en la industria del agua por un buen tiempo. ¿La respuesta ¡La presión es la misma para Figura 3. Estrutura de un solo piso vs. estructura de varios pisos con tanques de depósito de agua sobre el techo 8 metros 36 m 21 m 10 m 0.8 kg/cm 2 3.6 kg/cm 2 Português um litro de água pesa um quilo, 10.000 L pesam 10.000 quilogramas (kg). Sendo assim, o manômetro mede 10.000 kg/m 2 ou 1,0 kg/cm 2 (1 m 2 = 10.000 cm 2 )—ou novamente, a força (peso) por unidade de área. Observe que, se medirmos a altura dos 10 m 3 de água no recipiente, encontraremos exatamente 10 metros. O recipiente com água à direita possui um volume de 2,5 m 3 (2.500 L), com a área da superfície inferior de 0,5 m 2 . Usando o mesmo raciocínio acima, o peso da água é de 2.500 quilogramas e o manômetro mede 2.500 kg/0,5 m 2 (5.000 kg/m 2 ) ou 0,5 kg/cm 2 —outra vez, a força (peso) por unidade de área. Se você medir a altura dos 2,5 m 3 de água no recipiente, você descobrirá que tem exatamente 5 metros. Uma das propriedades mais importantes de um fluido como a água é que a pressão exercida em qualquer lugar é a mesma em todas as direções. Falei sobre a pressão exercida pela água na superfície inferior do recipiente, mas tente entender que a pressão no fundo (e em qualquer outro local), é também exercida para fora nas laterais do recipiente e sobre qualquer objeto imerso na água. Simplificação dos cálculos de pressão Agora que já ilustrei como a pressão estática é uma força (peso) por unidade de área, fica claro como seria impraticável determinar a pressão em “configurações” mais complicadas de água utilizando este método. Há uma maneira mais simples. Vamos examinar os exemplos na Figura 2. Temos cinco “recipientes” com água, cada um deles com uma forma e tamanho completamente distintos. Cada recipiente está cheio de água até a mesma altura, 10 metros acima do fundo. A questão é: Qual é a pressão no fundo Para ajudar a determinar a pressão, conectei um manômetro no fundo de cada recipiente. Não vou apenas dar a resposta antes de discutirmos essa questão; provavelmente muitos de vocês ficarão surpresos, mesmo que tenham trabalhado no setor de água por algum tempo. A resposta A pressão é a mesma em cada um dos exemplos acima! Sim, todos os manômetros conectados estão lendo o mesmo valor, ou seja, 1,0 kg/ cm 2 . Surpresos A pressão estática em qualquer local em um volume de água é determinada somente pela altura de água acima daquele local. Não importa a quantidade de água acima do local. A 12 A G U A L A T I N O A M É R I C A mayo/junio 2001
Español cada uno de los ejemplos anteriores! Sí, todos los medidores de presión que conectamos nos están indicando el mismo valor, 1.0 kg/cm 2 . ¿Le sorprende La presión estática en cualquier punto de un volumen de agua es determinada solamente por la altura del agua por encima de dicho punto. La cantidad de agua que hay por encima de ese punto no importa. La forma o tamaño del “recipiente” tampoco importa—solamente importa la altura del agua, o “metro coluna d’agua” (mca), que es como se le conoce en Tabla 1. Tabla de Conversión de Medidas de la Presión del Agua Para utilizar la tabla de conversiones, ubique las unidades para la medida que aparece en la columna vertical del lado izquierdo y las unidades a las que quiere convertir en la hilera superior horizontal. Luego multiplíque la medida que quiere convertir por el número que aparece en la celda donde se intersectan la columna y la hilera. UNIDAD DE MEDIDA MÉTRICA atm Bar kg/cm 2 kPa Mca psi Ft head H 2 O atm x 1.00 1.01 1.03 101.33 10.51 14.70 33.93 bar x 0.99 1.00 1.02 100.00 10.30 14.50 33.46 kg/cm 2 x 0.97 0.98 1.00 98.07 10.00 14.22 32.80 kPa x 0.0099 0.01 0.01 1.00 0.10 0.15 0.33 mca x 0.095 0.098 0.1 9.71 1.00 1.41 3.28 US atm Bar kg/cm 2 kPa Mca psi Ft head H 2 O psi x 0.068 0.069 0.07 6.89 0.71 1.00 2.31 ft head H 2 O x 0.029 0.03 0.03 2.99 0.31 0.43 1.00 atm – atmósferas mca – metro coluna d’aqua bar – bar kg/cm 2 – kilogramos por centímetro cuadrado kPa – kilo-Pascales psi – libras por pulgada cuadrada ft head H 2 O – altura en pies de H O 2 Ejemplo: Para convertir la presión del primer piso (3.6 kg/cm 2 ) que aparece en la Figura 3, a psi, ubique el factor de conversión, 14.22 donde se intersectan la columna de kg/cm 2 y la hilera de psi. Por lo tanto, 3.6 kg/cm 2 x 14.22 = 51.2 psi. Brasil. En el sistema métrico, la relación que existe entre la altura (o mca) y la presión es: Presión Estática en kg/cm 2 = Altura en Metros de la Columna de Agua (mca) × 0.1 o Cada Metro de la Columna de Agua (mca) = 0.1 kg/cm 2 de Presión Estática Ejemplos de la vida real Ahora estamos listos para presentar un ejemplo de la vida real. El agua que recibe la mayoría de la población mundial proviene de tanques de agua elevados, los cuales proporcionan presión para las casas, departamentos, hoteles, y edificios de oficinas. A menudo se nos pide que conectemos dispositivos para el tratamiento del agua a estas fuentes, pero frecuentemente la presión de agua no es adecuada para proveer el funcionamiento anticipado de los filtros, sistemas para el tratamiento del medio, unidades de ósmosis inversa, etc. (Nota: en raro caso la presión es demasiado alta para operar sin riesgo el equipo para tratamiento de agua.) Ahora usted posee el conocimiento para calcular la presión estática—una de las herramientas de mayor utilidad en el tratamiento del agua. En la Figura 3, presento dos situaciones comunes. La del lado izquierdo representa un tanque de agua sobre el techo de una casa con un sistema de tubería que proporciona agua a una llave en el piso de abajo. Supongamos que usted quiere instalar un filtro u otro dispositivo de punto de uso (PDU) para el tratamiento del agua el cual requiere una presión mínima para proporcionar un flujo aceptable o para contracorriente. Calcular la presión es muy fácil. Sencillamente determine la altura en metros del tanque por encima de su punto de instalación y multiplique este número por 0.1 para obtener la presión en kg/cm 2 . En este caso, la altura es 8 metros y la presión es 0.8 kg/cm 2 . El ejemplo al lado derecho de la Figura 3 representa un edificio de varios pisos con un tanque sobre el techo y un sistema de plomería que va a todos los pisos. Supongamos que desea instalar sistemas para el tratamiento del agua en el primer piso, el cuarto piso, y en el piso Português forma ou tamanho do recipiente também não influem-somente a altura da água ou “metro coluna d’água” (mca) como dizemos no Brasil. No sistema métrico, a relação entre a altura (ou mca) e pressão é: Pressão estática em kg/cm 2 = Metros de altura de água (mca) × 0,1 ou Cada metro de altura de água (mca) = 0,1 kg/cm 2 de pressão estática Exemplos práticos Agora já estamos preparados para um exemplo prático. A maior parte da população mundial recebe sua água de reservatórios elevados que fornecem pressão para suas casas, apartamentos, hotéis e prédios comerciais. Freqüentemente recebemos solicitações para conectar dispositivos de tratamento de água a essas fontes, mas muitas vezes também a pressão não é adequada para fornecer o desempenho esperado dos filtros, sistemas de tratamento, unidades de osmose reversa, etc. (Observação: Em raras situações a pressão pode ser muito elevada para operar o equipamento de tratamento de água com segurança.) Agora, você já sabe como estimar a pressão estática, uma das ferramentas mais úteis no tratamento da água. Na Figura 3, apresento duas situações comuns. A da esquerda representa um reservatório sobre o telhado de uma casa com um sistema de tubulação fornecendo água para uma saída no térreo. Vamos assumir que você deseja instalar um filtro ou algum outro dispositivo de tratamento de água “ponto de uso” (PDU) que exige uma pressão mínima para proporcionar um fluxo aceitável ou para contracorrente. Estimar a pressão é fácil, basta determinar a altura do reservatório acima do local de instalação e multiplicar por 0,1 para obter a pressão em kg/cm 2 . Neste caso, a altura é de 8 metros e a pressão é 0,8 kg/cm 2 . O exemplo à direita na Figura 3 representa um prédio de vários andares com um reservatório sobre o telhado e um sistema de tubulação para todos os pisos. Vamos assumir que você precisa instalar sistemas de tratamentos de água no primeiro, quarto e último andares. Novamente, estimar a pressão é relativamente simples, sem a necessidade de conectar um manômetro em cada andar. Determine a altura do prédio medindo a altura de um andar e multiplicando pelo número de andares. Em seguida, vá ao telhado e estime ou meça a altura do reservatório. Os resultados, com base nas informações acima são: • Pressão no primeiro andar: 36 metros × 0,1 kg/cm 2 = 3,6 kg/cm 2 • Pressão no quarto andar: 21 metros × 0,1/cm 2 = 2,1 kg/cm 2 • Pressão no último andar: 10 metros × 0,1/cm 2 = 1,0 kg/cm 2 mayo/junio 2001 A G U A L A T I N O A M É R I C A 13
Page 1: NIVEL BÁSICO CONCEPTOS FUNDAMENTAL

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