Engenharia Civil

Como funcionam as torres de água e por que são necessárias?

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Quando você pensa em infraestrutura pública, provavelmente pensa em estradas, pontes e possivelmente em torres de água. Essas estruturas, muitas vezes enormes, são a base do planejamento urbano do século XXI. Eles estão ao nosso redor, mas você já parou para pensar sobre qual é o propósito deles e como funcionam?

Como funcionam as torres de água

Todos nós podemos provavelmente entender que as torres de água retêm quantidades significativas de água no céu, mas sua utilidade e complexidade de engenharia vão muito além disso.

As torres de água e seus irmãos, conhecidos como fontanários, vêm em todos os tipos de tamanhos e formas diferentes, cada um com aproximadamente o mesmo objetivo, para manter as redes de água pressionadas.

Muitas torres de água funcionam simplesmente como tanques de retenção de fluxo aberto para sistemas de água pressurizada. Isso significa que muitas vezes não há uma bomba diretamente ao lado da torre de água, bombeando água até o topo. Isso, no entanto, é conseguido pela pressão já presente em um sistema de água das bombas de volta à fonte de água potável.

Por exemplo, se uma rede de tubos foi pressurizada para 50 psi ou libras por polegada quadrada, então o sistema seria capaz de empurrar água 115 pés no ar, armazenando-o no tanque da torre de água. Essa elevação resultante da água, devido à pressão da rede de dutos, é chamada de "queda d'água". Cada psi de pressão é equivalente a cerca de 2,31 pés de cabeça. Usando esse cálculo simples, os engenheiros podem determinar a altura adequada para projetar torres de água e sua capacidade de armazenamento com base nas condições normais da rede de tubos.

Torres de água e redes municipais de água

Agora que já esclarecemos esse entendimento simples, podemos começar a compreender o conceito geral. A maioria das torres de água são máquinas relativamente simples. A água limpa sai de uma estação de tratamento de água e é empurrada para a rede usando uma série de bombas principais. Essas bombas pressionam o sistema de água, permitindo que ele flua para todas as saídas necessárias, inclusive dentro de torres de água. Uma torre de água padrão pode conter cerca de um milhão de galões, mas sua capacidade varia muito, dependendo dos requisitos do sistema.

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Como dissemos antes, cada psi de pressão antes de uma torre de água pode empurrar uma coluna de água cerca de 2,31 pés. Quando a água sai da torre, cada pé de água se converte em.43 psi. Então, se uma torre de água está armazenando 100 pés de água, então poderia fornecer 43 psi de pressão para o sistema.

Nós temos o básico de como funcionam as torres de água fora do caminho, mas tudo isso não responde à pergunta de por que ...?

Manter grandes quantidades de água acima do solo desempenha um papel importante na regulação da pressão da água nas cidades em todo o mundo. A demanda por água oscila ao longo do dia. Durante o almoço ou pela manhã, mais água pode ser necessária do sistema para satisfazer as necessidades do usuário. Os operadores da estação de tratamento de águas residuais podem até dizer quando o intervalo no Superbowl é devido à taxa de fluxo significativamente aumentada.

Dito isso, engenheiros e operadores tentam manter o sistema de água a uma pressão razoavelmente constante ou pelo menos acima das pressões mínimas para segurança. Fazer isso apenas com bombas significaria um uso significativamente maior de energia durante os horários de pico e quase nenhum uso de energia durante os horários de folga, como à noite. Adicionar torres de água ao sistema permite que as bombas funcionem a uma taxa bastante constante com a água armazenada nas torres compensando os horários de pico. Durante o tempo de inatividade, as torres de água se recarregarão agindo como um buffer, armazenando qualquer excesso de energia no sistema.

Torres de água na vida diária

As torres de água não atuam apenas como amortecedores, mas também ajudam em momentos de emergência. As bombas, como qualquer outra máquina, freqüentemente quebram. Sem torres de água, isso significaria que redes inteiras poderiam perder a pressão da água, permitindo que bactérias mortais entrassem na rede de dutos. As torres de água permitem pequenos períodos de inatividade na extremidade da bomba, muitas vezes até 24 horas, para ajudar a manter o sistema instalado e funcionando. Por todas essas razões, a maioria das redes de água pressurizada, desde o final do século 19 até hoje, usou torres de água em seus projetos.

Assim, as torres de água funcionam para regular o fluxo, diminuir a tensão variável nas bombas, armazenar o excesso de abastecimento de água e energia e servir como backup em tempos de emergência.

Essas estruturas são aspectos essenciais das redes de água e da infraestrutura municipal moderna. Você pode pensar nesses mastros monolíticos como grandes reguladores em sistemas de abastecimento de água em todo o mundo. Sem eles, os engenheiros teriam dificuldade em manter a água livre de bactérias e fornecida a pressões constantes.


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