Pressão

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O funcionamento de um sistema de refrigeração depende principalmente das diferenças de pressão dentro do sistema. Por isso é fundamental ter um bom entendimento desse conceito físico.

Pressão e a forca exercida sobre uma determinada área.

Pressão = Forca/ área

A própria atmosfera, constituída de gases cujas moléculas se agitam termicamente, exerce uma pressão. 

Ela foi medida pela primeira vez pelo cientista italiano Evanglista Torricelli, ao realizar a seguinte experiência: ele encheu de mercúrio - um metal liquido que pesa aproximadamente 0,0136 kg por cm3 - um tubo de aproximadamente 1 metro de comprimentos e 1cm2 de seção, fechado numa das extremidades. 

O tubo foi tampado e colocado de cabeça para baixo numa bacia, contendo mercúrio

       

Ao destampar o tubo , sob o efeito do seu próprio peso, todo o mercúrio contido nele deveria escorrer para a bacia, esvaziando o tubo. 

Entretanto, Torricelli observou que o mercúrio só descia ate formar uma coluna de 76 cm de altura dentro do tubo.

Chegou a explicação que a pressão atmosférica, agindo sobre a superfície livre do mercúrio na bacia, equilibra o peso do mercúrio no tubo, impedindo seu escoamento.

A partir dessa experiência Torricelli estabeleceu que a pressão atmosférica normal (1 atm) equivale a pressão exercida por 76 cm de mercúrio. Como o símbolo químico de mercúrio e Hg, a seguinte relação e valida:

1 atm = 76 cm Hg = 760 mm Hg

Hoje em dia 1 mm Hg e também chamado de 1 Torr (em homenagem a Torricelli).

Fazendo uma conta rápida, vemos que uma coluna de 76 cm de altura de mercúrio, com seção de 1 cm2, tem 1,033 kg de mercúrio:

0,0136 kg/ cm3 x 76 cm3 = 1,033 kgf

Assim, a pressão de 1 atm corresponde, portanto, a 1,033 kgf/ cm2.

Para operar no sistema inglês, comumente usado na refrigeração, basta transformar kgf para libra ("Pound") e cm2 para polegada quadrada ("square inch"), obtendo-se 14,22 lb/pol2. Note que em inglês a unidade de medida será  

                                          pounds/square inch, o conhecido psi: 

1 atm = 76 cm Hg = 760 mm Hg = 1,033 kgf/ cm2 = 14,22 psi

Pressão manométricaUsando uma manômetro obteremos a pressão manométrica, pode ser positiva, quando mede pressões maiores que a atmosférica, ou negativa, quando mede pressões menores do que a atmosférica. Normalmente quando nos referimos a pressão em refrigeração estamos falando da manométrica

Pressão absoluta

É importante perceber que ela não corresponde a pressão total (também chamada de pressão absoluta), pois o manômetro marca valor zero quando a pressão e igual a atmosférica. 

Para se obter a pressão absoluta e necessário somar a pressão manométrica com a pressão atmosférica.

Pressão estática

É a pressão que um fluído em movimento exerce sobre uma superfície que o contém. 

O ar dutado, por exemplo, exerce pressão estática sobre a parede dos dutos.

Pressão dinâmica

É a pressão que ocorre devido a um movimento de um fluído e é igal ao produto da massa volumar do fluído pela metade do quadrado da velocidade. Conhecida também como pressão de impacto. 

Para proporcionar ao ar movimento necessário para sua circulação deve-se, devido a sua inércia, exercer sobre ele uma determinada força ou pressão que é a dinâmica.

Pressão total

Soma das pressões estáticas e dinâmicas.

Para todos os fluídos, uma pressão maior significa uma temperatura de ebulição mais alta, enquanto uma pressão menor leva a um ponto menor de ebulição. 

O refrigerante R-22 ferve a -40,5o.C na pressão atmosférica normal (0 PSIG). 

A uma temepratura ambiente de 24o.C nenhuma chama é necessária para gerar a ebulição pois existe calor suficiente no ar para nisso.

Para que o R-22 evapore na temperatura prática necessária para resfriar o ar em um sistema de conforto, ele deve ter sua pressão aumentada. 

Num aparelho condicionador de ar uma temperatura de saturação no evaporador (ponto em que o R-22 evapora) é de aproximadamente 4,4o.C. 

Para isso o refrigerante precisa estar aproximadamente a 68,5 PSIG.

A pressão no sistema é que determinará a temperatura de saturação do refrigerante, ou seja o ponto em que ele entra em ebulição e evapora.

Unidades de pressão

Segundo o sistema internacional de medidas (S.I.) a unidade de força é o NEWTON (N) e a unidade de área é o metro quadrado (m2).

Como pressão é a força exercida P= F/A segundo o S.I. é N/m2 que recebe o nome de Pascal (PA).

Exemplo: 

1 N/m2 = 1PA

No antigo sistema C.G.s. a unidade de força é o dina ( DYN ) e a unidade de área é o centímetro quadrado (cm2). A unidade de pressão nesse sistema é o DYN/cm2 que recebe o nome de Bária (BA).

No sistema MK*S (técnico), a unidade e o quilograma força (kgf), e a unidade de área e o (m2). 

A unidade de pressão nesse sistema e o kgf/m2.

Ainda, nesse sistema, se tivermos 1 kgf/cm2 essa unidade recebe o nome de atmosfera técnica absoluta (ATA).

Há outras unidades de pressão que, apesar de não pertencerem a nenhum sistema de unidades são usadas na pratica: atmosfera (ATM) metro da coluna de água (m H2O), milímetro de mercúrio (mm Hg), Torricelli (Torr), etc.