3.2: Cálculo de la presión

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La presión es crítica porque es lo que mueve el agua de un punto a otro. Una restricción común al diseñar un sistema de recolección de agua de lluvia es proporcionar suficiente presión para el uso final. Para sistemas con techos bajos o topografía desafiante (por ejemplo, el área de captación está en una depresión), a veces solo se puede obtener una presión suficiente con una bomba. La presión desde la altura vertical del agua, también llamada cabeza, se puede encontrar a partir de la siguiente ecuación:

\[Pressure=\frac{Force}{Area}\]

La densidad de peso del agua es\(62.4 \frac{lb}{ft^3}\), que es fuerza/volumen. Sabiendo que Volumen es igual a\(Area * height (V=A*h)\), podemos convertir esa densidad de peso en la cabeza multiplicándola por la altura vertical del agua.

\[Water Pressure\;(P)=\frac{Force}{Area}=62.4\frac{lb}{ft^3}*height\;of\;water\]

Ejemplo\(\PageIndex{1}\)

Encuentra la presión del agua del agua que mide 1 pie de altura:

Solución

\[P=62.4\frac{lb}{ft^3}*1\;ft=62.4\frac{lb}{ft^2}\]

Por lo tanto, la presión de 1 pie de agua es\(62.4 \frac{lb}{ft^2}\). Desafortunadamente, no suele encontrar la presión medida en estas unidades. Para\(\frac{lb}{ft^2}\) convertir en la psi más convencional (libras por pulgada cuadrada), use el hecho de que 1 pie es igual a 12 pulgadas:

\[P=62.4\frac{lb}{ft^2}*\frac{1\;ft}{12\;in}*\frac{1\;ft}{12\;in}=0.433\frac{lb}{in^2}=0.433\;psi\]

Esto demuestra que la presión de 1 pie de agua es de 0.433 psi, que es la base de la conversión comúnmente utilizada:

\[0.433\; psi\; for\; every\; vertical \;foot \;of \;water\]

Se puede utilizar cualquiera de los dos procesos para encontrar la presión que se debe a la altura vertical del agua.

Ejemplo\(\PageIndex{2}\)

Resuelva la presión ejercida por 20 pies de agua (por ejemplo, en el fondo de un tanque lleno de 20 pies de altura):

Solución

\[P=62.4\frac{lb}{ft^2}*20\;ft = 1,248\frac{lb}{ft^2}*\frac{1\;ft}{12\;in}*\frac{1\;ft}{12\;in}=8.67\frac{lb}{in^2}=8.67\;psi\]

\[P=\frac{0.433\;psi}{ft\;of\;water}*20\;ft=8.66\;psi\]

Por lo tanto, 20 pies verticales de agua ejercen una presión de 8.66 psi. Esa presión es suficiente para lavarse las manos, regar y la mayoría de las líneas de riego por goteo.

Además, tenga en cuenta las diferencias entre la presión estática y la presión dinámica. La presión estática se refiere a la presión cuando el agua no fluye. La presión dinámica se refiere a la presión cuando fluye el agua. La presión estática siempre es mayor que la presión dinámica porque la fricción en el agua en movimiento reduce la presión disponible en la parte inferior del sistema. Si determina que la presión estática es suficiente para llegar de un punto a otro, en realidad puede que no haya suficiente para llegar allí debido a la pérdida de presión dinámica cuando el agua se mueve. Cuanto más larga sea la tubería y menor sea el diámetro, más pérdida habrá.