Tome um ventilador que entrega 12 m³/s, a uma pressão de 900 Pa, absorvendo 15,5 kW de potência de eixo. O processo passa a exigir 9,6 m³/s. O que acontece com o resto da máquina?

A relação de vazão é igual à relação de rotação. Dividindo 9,6 por 12, chega-se a 0,8: a rotação precisa cair para 80% da original. A pressão varia com o quadrado dessa relação, ou seja, 900 vezes 0,8 ao quadrado, o que dá 576 Pa. E a potência de eixo varia com o cubo: 15,5 vezes 0,8 ao cubo, o que dá 7,9 kW. A rotação foi reduzida em 20% e a potência caiu para praticamente metade. É o expoente 3 fazendo esse trabalho.

Reduzir é tranquilo. O caminho inverso é o que traz problema. Suponha que o ventilador esteja especificado para 9,6 m³/s e a produção peça 12 m³/s. A conta roda ao contrário: a potência sai de 7,9 kW e vai para 15,5 kW. Traduzindo para motor, algo próximo de 10 cv passa a exigir algo próximo de 20 cv, o que significa trocar o acionamento. Ninguém superdimensiona motor a esse ponto: a folga típica de especificação fica entre 20% e 30%, não em 100%. Por isso, antes de atender a uma demanda de aumento de vazão, a primeira verificação não é o ventilador, é o motor.

Existe, porém, uma situação em que se encontra um motor com o dobro da potência calculada, e não é engano. Acontece quando o sistema tem inversor de frequência. Dependendo do nível de redução de rotação que o inversor promove, o resfriamento do motor fica comprometido: o ventilador de arrefecimento é acoplado ao próprio eixo, e se o eixo gira devagar, ele gira devagar junto, justamente quando a máquina ainda está trabalhando.

A recomendação de fabricante nesse caso é resfriamento forçado, com motor auxiliar e ventoinha independente da rotação principal. Funciona, mas é caro e não é padrão. A alternativa que o pessoal da elétrica costuma adotar é dobrar a potência do motor: se a conta deu 10 cv, especifica-se 20 cv.

A razão está no efeito Joule. O aquecimento depende da corrente e da bitola do condutor. Um motor de 20 cv tem enrolamento com fio de bitola maior que um de 10 cv. Quando ele trabalha entregando a potência de um motor de 10 cv, a corrente é baixa para aquele condutor, e ele gera menos calor. E a conta econômica fecha: o motor maior sai mais barato do que o motor menor acrescido de ventilação forçada.

Na prática, é solução de mercado bastante comum em acionamentos com inversor. Ao encontrar um motor aparentemente superdimensionado nesse contexto, vale considerar essa hipótese antes de concluir que houve erro de projeto.

Na leitura integrada da planta, o tema pertence à dimensão de especificação e conecta com máquina e instalação. Na pós, isso faz parte do método Visão Integrada de Planta. Conheça em engenhariaecia.com/pos.