garagem do odois

Toda vez que vejo alguem enchendo um pneu com uma bomba manual com muita velocidade, como se estivesse em algum jogo de velocidade, eu me lembro que as sofridas aulas de mecânica dos fluídos e termodinâmica me serviram para alguma coisa, nem que seja só para não cansar tanto meu braço para calibrar os pneus.

O que acontece com com as bombas manuais ao se encher com muita velocidade é uma perda de carga. A válvula, independente do tipo, e as próprias válvulas da bomba, que impedem o ar de reentrar no cilindro, apresentam pequenas dimensões.

Ou seja, ao tentar passar uma quantidade de ar muito grande por estas válvulas, elas funcionam como uma restrição a passagem do ar. Desta forma, a energia de pressão e a energia cinética ( componente muito baixa no caso do fluído ar) ao passar muito forcadamente por estes orifícios perdem sua energia por causa da estricção. Esta perda é chamada de perda de carga. Ou seja,  ao se tentar encher desesperadamente, uma grande parte da força é perdida por se tentar passar muito ar rapidamente por uma passagem estreita, e apenas uma pequena parcela corresponde a força para vencer a pressão interna do pneu e enche-lo, que é o que realmente interessa.

Outra análise que pode ser feita vem da termodinâmica. Um conceito chamado Entropia. A principio podemos afirmar que não existe compressor sem perdas de energia ( perdas entrópicas). Ou seja, toda vez que tentar elevar a pressão de um gás teremos uma energia que seja perdida. Porém o quanto é perdido é fortemente relacionado com a velocidade que isto é feito. Quanto mais lentamente este processo é feito , mais nos aproximamos da condição ideial ( sem perdas, condição isoentrópica). Ao se elevar a velocidade, a proporção da energia que é perdida ( transformada em calor) ao invés comprimir o ar torna-se cada vez mais elevada. Portanto pode-se perceber que quando se tentar encher com muita velocidade, pouco se enche, porém muito calor é gerado (temperatura elevada pode ser sentida no cilindro da bomba, próximo á válvula).

Este fato nos deixa desnecessáriamente cansados ao trocar um pneu, e o calor pode destruir as frágeis vedações da bomba.

Um análogo pode ser feito com circuito elétrico. Imagine uma situação onde se precisa carregar um capacitor. Ligado a este capacitor temos uma fonte de corrente constante e uma resistência fixa. Ao ajustarmos uma corrente alta, dissiparemos para fora do sistema uma grande energia por calor na resistência ( que representa as válvulas), ao passo que com uma corrente baixa, pouca energia é perdida por calor e o capacitor é carregado da mesma forma, porém com um tempo maior. 

A conclusão óbvia é que a forma mais eficiente de se encher um pneu é faze-lo de forma lenta.

Entretanto, quando enchemos de forma lenta podemos explorar todo o curso do pistão. Assim colocaremos em cada ciclo, uma quantidade maior de ar dentro do pneu. Consequentemente precisaremos de menos “bombadas”. Somando a maior eficiência por ciclo e a maior quantidade de ar por ciclo no modo lento, pode-se verificar que o tempo total gasto para encher o pneu com ar, movimentando o pistão lenta ou rapidamente é muito próxima.

Claro que estas afirmações dependem de muitos fatores, como pressão ideal do pneu, geometria da bomba e detalhes de construção da válvula, mas ainda assim é uma ótima generalização.

Experimente você também encher lentamente o pneu da sua bicicleta, movimentando o pistão por todo o seu curso e extraindo a maior eficiência para calibrar. Provavelmente nunca mais irá querer enche-lo de outra forma.

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