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Como calcular a perda por evaporação de água em uma piscina

Como calcular a perda por evaporação de água em uma piscina


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Você sabia que, de acordo com a National Swimming Pool Foundation, existem mais de 10 milhões de piscinas nos Estados Unidos? Isso equivale a mais de 160 bilhões de galões de água disponíveis para nadar ou aproximadamente uma piscina para cada 31 pessoas na América! Se você está lendo isso, há uma boa chance de que você tenha uma piscina em seu quintal (ou está pensando em comprar uma). Como você já deve saber, uma piscina é um grande investimento e requer muito planejamento e manutenção contínua para garantir que possa proporcionar a você e sua família anos de diversão.

Um problema frequentemente esquecido é a quantidade de água que você esperaria perder devido à evaporação em um determinado ano. Dependendo de onde você mora, uma piscina residencial de tamanho médio com uma área de superfície de 120 metros2 pode perder até 10.000 litros de água por ano devido à evaporação! Se não for controlada, a evaporação pode afetar o equilíbrio químico da piscina, bem como a integridade dos sistemas de bombeamento e filtragem. Claro, isso também vai acabar custando dinheiro a você! Dada essa proposta, vale a pena investir tempo para estimar quanta água sua piscina pode perder com a evaporação a cada ano.

Medição Direta de Evaporação

Se você já tem uma piscina, a maneira mais fácil de descobrir a quantidade de água que você está perdendo é medi-la diretamente. Medir a taxa de evaporação é relativamente simples.

Comece usando uma régua ou fita métrica para medir a distância do deque da piscina à superfície da água. Observe também a data em que essa medição inicial foi realizada. Após cerca de uma semana, use a régua ou fita métrica para medir a distância novamente. Certifique-se de fazer a medição no mesmo local de antes. Neste ponto, você deve ter uma distância vertical e um tempo decorrido. Se você dividir a distância pelo tempo decorrido, o resultado será a taxa de perda de água (evaporação).

Para converter essa taxa de evaporação em galões perdidos em um período de tempo específico, você precisará converter a medida em um volume. Por exemplo, se sua medida foi em polegadas por dia, simplesmente divida por 12 para convertê-lo em pés por dia. Em seguida, multiplique esse valor pela área da superfície da sua piscina e depois por 7,48 para obter os litros por dia.

Se você não tiver uma piscina para medir a taxa de evaporação, você pode simplesmente aplicar o mesmo método indicado acima a qualquer recipiente que possa conter água por um longo período de tempo.

Estimativa usando mapas e dados de taxa de evaporação

Se você pode localizar um mapa de taxa de evaporação para sua área, você pode calcular facilmente a quantidade de água que se prevê que evapore de sua piscina. A maioria dos mapas disponíveis ao público relatará as taxas de evaporação em unidades que não são necessariamente intuitivas de usar, como milímetros por mês. Depois de fazer algumas conversões de unidades simples, você terá uma taxa de evaporação útil. O Centro de Previsão do Clima do Serviço Meteorológico Nacional é uma boa fonte de mapas de evaporação para os Estados Unidos. Alguns governos estaduais e organizações também possuem seus próprios dados e mapas de evaporação. Consulte a divisão estadual de recursos hídricos ou a universidade local para obter mais informações. Por exemplo, o Western Regional Climate Center tem um ótimo conjunto de dados que pode ser usado para estimar a evaporação para minha parte do país. Usei esses dados para minha análise mostrada no final deste artigo.

Para uma estimativa ainda mais fácil e rápida, muitas pessoas sugerem o uso de um taxa de perda linear de 0,25 polegadas de água por dia durante o verão. Usando esta regra prática, uma piscina típica de 500 pés quadrados pode perder cerca de 78 galões de água por dia.

Calcule a evaporação usando equações matemáticas

Na realidade, a evaporação é um processo muito complexo que é difícil de estimar usando equações. Isso ocorre porque a taxa de evaporação é na verdade controlada por muitos fatores, incluindo temperatura, pressão do ar, velocidade do vento e umidade. Existem várias equações que podem ser usadas para prever a evaporação. Abaixo, destacarei alguns dos mais conhecidos. Observe que modifiquei essas equações para eliminar constantes e para tornar as unidades consistentes com o objetivo deste artigo. A documentação de backup (e o formato e unidades originais) para cada um desses métodos é observada na seção de referência no final deste artigo.

Observe que essas equações não serão necessariamente precisas o suficiente para determinar as necessidades de ventilação de uma piscina coberta. Se esta é sua intenção, leia os recursos e publicações mais recentes da Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar-Condicionado para obter orientação sobre este assunto específico.

Equação de evaporação US EPA

A equação de evaporação EPA foi desenvolvida para estimar a evaporação da superfície de uma poça de líquido que está em ou próximo à temperatura ambiente. Observe que a equação foi modificada em sua forma geral para ser aplicável ao cálculo da evaporação de piscinas.

Onde:

  • E = Taxa de evaporação (galões / dia)
  • A = Área da Superfície da Piscina (pés2)
  • W = Velocidade do vento acima da piscina (mph)
  • P = Pressão de vapor da água (mmHG) à temperatura ambiente
  • T = Temperatura (° F)

O valor da pressão de vapor de saturação deve corresponder à temperatura da superfície da água e pode ser determinado usando uma tabela como a encontrada no meu artigo As propriedades surpreendentes e notáveis ​​da água. Certifique-se de selecionar um valor que corresponda à temperatura da água.

Equação de evaporação de Stiver e Mackay

A seguinte equação foi desenvolvida por Warren Stiver e Dennis Mackay do Departamento de Engenharia Química da Universidade de Toronto. Ele pode ser usado para estimar a evaporação da superfície de uma poça de líquido que está à temperatura ambiente ou próxima. Observe que a equação foi modificada em sua forma geral para ser aplicável ao cálculo da evaporação de piscinas.

Onde:

  • E = Taxa de evaporação (galões / dia)
  • A = Área da Superfície da Piscina (pés2)
  • W = Velocidade do vento acima da piscina (mph)
  • P = pressão de vapor da água (mmHG) à temperatura ambiente
  • T = Temperatura (° F)

Observe que esta equação é muito semelhante à equação EPA. O valor da pressão do vapor de saturação deve corresponder à temperatura da superfície da água e pode ser obtido da tabela referenciada na primeira equação.

Equação de evaporação John W. Lund

Em 2000, John Lund, trabalhando no Instituto de Tecnologia de Oregon, desenvolveu a seguinte equação especificamente para determinar a evaporação em piscinas. Observe que a equação foi modificada em sua forma geral para ser consistente com o resto do artigo.

Fatores de atividade (F)

  • Piscina residencial = 0,5
  • Condomínio = 0,65
  • Piscina do hotel = 0,8
  • Piscina pública = 1,0
  • Wavepools = 1.5+

Onde:

  • E = Taxa de evaporação (galões / dia)
  • A = Área da Superfície da Piscina (pés2)
  • F = fator de atividade (ver tabela à direita)
  • P = pressão de vapor da água (mmHG) à temperatura ambiente
  • Puma = Pressão de vapor da água (mmHG) na temperatura do ponto de orvalho

O valor da pressão do vapor de saturação deve corresponder à temperatura da superfície da água e pode ser obtido da tabela referenciada na primeira equação. Esta equação assume uma corrente de vento constante de 0,22 mph (0,1 metros / s) sobre a superfície da piscina.

Então, quanta água perde uma piscina típica?

A piscina interna americana média mede cerca de 14 pés por 28 pés e tem uma profundidade de 4,0 a 6,5 ​​pés de profundidade. Isso resulta em um efeito de área de superfície de natação de 392 pés2. Usando as equações acima e o clima de um dia típico de verão no Arizona, calculo os seguintes números

Regra prática (1/4 "por dia)Mapa / Dados de EvaporaçãoEquação EPAEquação de Stiver e MackayEquação de Lund

Galões / dia

61.0

63.2

83.0

17.2

98.6

Galões / ano

22,297

23,056

30,309

6,264

35,983

Comparação de métodos na pequena piscina do meu filho

Fiz meu próprio experimento e comparei minhas observações com os resultados das três equações acima, bem como com os resultados de um mapa de evaporação. A piscina de 2,5 metros de diâmetro do meu filho perdeu cerca de 1,4 polegadas de água em um período de uma semana.

Abaixo está uma tabela que resume a taxa de evaporação do meu quintal localizado em Phoenix, Arizona. Usei dados de nossos relatórios meteorológicos para determinar os parâmetros das equações.

Medida DiretaMapa / Dados de EvaporaçãoRegra prática (1/4 "por dia)Equação EPAEquação de Stiver e MackayEquação de Lund

Galões / dia

6.3

8.1

7.8

9.6

2.4

5.0

Galões / ano

2,285

2,957

2,859

3,513

890

1,836

Pensamentos finais

Como você pode ver, o uso desses métodos produz alguns resultados ligeiramente variados. Embora a medição direta produza uma taxa de evaporação precisa específica para uma área, ela não leva em consideração as variações sazonais de temperatura, pressão e umidade. Extrapolar esse resultado para calcular a quantidade de água perdida em um ano pode ser tão impreciso quanto qualquer um dos outros métodos.

Então, qual método deve ser usado? Bem, o uso de qualquer método baseado na razão pela qual a estimativa é necessária. Acredito que, na maioria das aplicações residenciais ao ar livre, a estimativa usando dados / mapas reais servirá para atender aos objetivos do proprietário da piscina. Por falar nisso, a regra simples de 1/4 "de perda de água por dia pode até ser uma maneira simples e bastante precisa de estimar a perda por evaporação. No final, devemos ter em mente que o que estamos buscando é uma estimativa de evaporação com base em um média de condições antecipadas.

Referências e recursos

Beychock, Milton. "Fundamentals of Stack Gas Dispersion." 6 de julho de 2012.

Jensen, Marvin E. "Estimando a evaporação de superfícies de água." Março de 2010.

Lund, John W. "Design Considerations for Pools and Spas (Natatoriums)." Centro de Geo-Calor do Oregon Institute of Technology. 2000.

Perguntas e Respostas

Questão: Quando você menciona que uma piscina perde 1/4 "de água por dia," por dia "significa um período de 12 ou 24 horas?

Responda: A regra de 1/4 "por dia se refere a um período de 24 horas. Grande parte da evaporação ocorrerá durante o dia devido à presença do sol. No entanto, você ainda terá perda de água durante a noite também.

© 2012 Christopher Wanamaker

JOHN ROSWELL em 29 de julho de 2020:

A temperatura do ponto de orvalho não é considerada nessas fórmulas. Em grande parte do país / mundo os verões são úmidos. Se a temperatura noturna estiver abaixo do ponto de orvalho, isso não limitará a quantidade de absorção do vapor da piscina no ar?

Arturo em 12 de dezembro de 2019:

Quanta evaporação pode ser esperada de uma piscina de 600 pés quadrados aquecida a 94 graus

Localização. San Diego ca

Temperatura do ar dia meados dos anos 70

Temperatura noturna baixa dos anos 50

Sem cobertura de piscina

Abdullah Alyami em 30 de agosto de 2019:

Estou calculando a taxa de evaporação para uma grande piscina na área da baía, Califórnia, e a piscina seria aquecida 18 horas por mês. quando eu uso a equação EPA, o tempo embutido é por dia? Está calculando a evaporação por dia? Percebi que não diz nada sobre o tempo na equação.

Sothon em 25 de agosto de 2019:

por que quando a temperatura fica menor, isso resultará em uma taxa de evaporação maior?

john letendre em 22 de agosto de 2019:

Quanta água devo esperar perder em uma piscina de 20 'x 33' que tem uma borda de fuga (água lavando em uma calha de vazamento) de 33 'de comprimento. Eu gostaria do pior caso, portanto, horário de verão com temperatura externa de 90 graus. Água da piscina à temperatura ambiente (sem aquecimento)

Mike Patterson em 20 de junho de 2019:

Observe que, se você não mora no Arizona e precisa aquecer sua piscina, a evaporação é o principal mecanismo de perda de calor. Cobrir sua piscina quando ela não estiver em uso economizará uma quantia significativa de dinheiro e reduzirá a emissão de gases de efeito estufa.

David Atherton em 13 de fevereiro de 2019:

Este artigo é um dos argumentos mais fortes que já vi para os EUA irem para o sistema métrico. Você pode imaginar o quanto a economia dos EUA se beneficiaria se todos pudessem fazer esse tipo de coisa mentalmente em segundos.

roy h. em 10 de janeiro de 2019:

ótimo artigo para todos nós, proprietários de piscinas, não é um vazamento, é sua evaporação. para verificar se há vazamento, use um balde de 5 galões, coloque-o em um de seus degraus e encha-o com água até o nível da água de sua piscina, marque com uma pequena linha se o piscina e a água no balde caem de forma idêntica, você não tem vazamento se a piscina cair mais rápido do que a chamada do balde para o serviço.

Marc em 17 de agosto de 2018:

Usando o cálculo, qual será a perda por evaporação de 140.000 pés de água (Califórnia) (com base na calculadora online, isso se traduz em cerca de 45 bilhões de galões de água}. Quantos galões de água serão perdidos na evaporação? Obrigado por sua resposta.

Christopher Wanamaker (autor) do Arizona em 16 de abril de 2018:

Robert,

Por 45 milhas de rio restaurado, a evaporação seria de fato significativa. Na área de Tempe / Phoenix, podemos esperar cerca de 100 polegadas de evaporação por ano. Supondo que o rio tenha uma largura média de 875 pés (o que representa a largura aproximada do lago Tempe Town), você teria 1.732.500.000 pés cúbicos de água evaporando a cada ano. Isso é equivalente a 12.960.000.000 galões por ano ou cerca de 35.506.849 galões por dia.

Obrigado por ler!

Robert Smart em 04 de abril de 2018:

Então, com o anúncio hoje no LinkedIn pela ASU do projeto "Rio Remagined" Salt River de 45 milhas de água na bacia do rio, quanta água terá que ser usada por dia para mantê-la cheia após os efeitos da evaporação? Que proporção do uso total de água na área isso representa. Apesar do nome "Inteligente", vou ter que deixar você fazer o cálculo. O projeto parece muito legal, mas, uau, isso deve ser um grande consumidor de água - apenas por evaporação. Ninguém no anúncio abordou isso. Eu amo esses tipos de projetos que unem comunidades, mas a questão da evaporação TEM que ser considerada. Quarenta e cinco milhas de superfície de água exposta à atmosfera do Arizona. É uma grande área de superfície.

roy h em 25 de janeiro de 2018:

bom recurso para descobrir para onde está indo a água. Eu tenho um 30 x 15 inground com proteção de tela Eu tenho ladrilhos ao redor do nível de preenchimento recomendado que tem pontos em uma forma dimond Eu uso uma mangueira de jardim sempre que 9 a 10 dias, a saída medida é de 9 galões por minuto. para 1 hora, 540 galões por hora leva-o para preencher o ponto. é 60 galões por dia ou a medida direta é precisa. cerca de 1600 gal. por mês, o custo é inferior a US $ 20 / mês. espero que esta ajuda quanto menos mathamatisions temos a bordo

GP em 03 de agosto de 2017:

Ou você pode calcular a média de todos os métodos e obter quase o mesmo resultado do método direto preciso.

George F. em 25 de julho de 2016:

Uma apresentação muito interessante de uma curiosidade cotidiana por um proprietário médio de piscina. É bom ver um pouco de ciência envolvida em um dos nossos lados divertidos da vida.

Joanie Ruppel de Keller, Texas, em 5 de novembro de 2015:

Um hub muito interessante para proprietários de piscinas que estão pensando na taxa de evaporação que sempre nos assedia!

Kristen Howe do nordeste de Ohio em 16 de abril de 2015:

CWanamaker, este foi um centro realmente interessante sobre evaporação da água da piscina. Isso lhe daria algo em que pensar. Votado como interessante!

Ejikeme Nzeka em 18 de abril de 2013:

Colocar a Universidade da Nigéria na vanguarda da Pesquisa e Desenvolvimento, Inovação, Transferência de Conhecimento e Desenvolvimento de Recursos Humanos no terreno acadêmico global, ao mesmo tempo que promove os valores fundamentais que garantirão a restauração da dignidade do man.visit unn.edu.ng

nadador dos Estados Unidos em 26 de janeiro de 2013:

Artigo legal e completo que cobre definitivamente o assunto da evaporação da água da piscina. Obrigado.


Assista o vídeo: PISCINA VAZANDO? Como Descobrir Super Fácil - 4 minutos (Junho 2022).


Comentários:

  1. Alrik

    Especialmente registrado no fórum para lhe contar muito pelo seu apoio, como posso agradecer?

  2. Allister

    Eu te parabenizo, o excelente pensamento te visitou

  3. Fenrile

    Que tópico excelente

  4. É notável, é uma resposta bastante valiosa



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