Depois de fechar a vazão corrigida de uma instalação de ar comprimido, o projeto precisa responder uma pergunta de geometria antes de qualquer conta de diâmetro: por onde esse ar anda. A resposta muda trecho por trecho, e quem trata a rede como um tubo único acaba com um diâmetro só, grande demais em quase todo lugar e apertado exatamente onde não deveria.

Uma rede industrial típica se organiza em três níveis. O ramal geral é o que sai da casa de compressores e vai até o anel, carregando a vazão inteira da planta, e costuma ser o trecho mais curto e o de maior diâmetro. O anel é o circuito fechado que contorna a área produtiva, alimentado por um ponto e fechando sobre si mesmo, o que significa que o ar chega a qualquer descida por dois caminhos. As descidas são os ramos verticais que saem do anel e levam o ar até a altura de trabalho, e a vazão de cada uma é apenas a do grupo de pontos que atende.

Como o circuito é fechado, o fluxo que entra pelo ramal geral se reparte entre os dois sentidos do anel, e na hipótese de consumo distribuído de maneira uniforme cada metade carrega aproximadamente metade da vazão total. Isso tem uma consequência prática imediata: o trecho do anel pode ser dimensionado para metade da vazão da planta, o que normalmente permite descer uma ou duas bitolas em relação ao ramal geral.

Observe que essa divisão é uma hipótese, não um resultado. Se a maior parte do consumo estiver concentrada de um lado, o fluxo se redistribui e uma das metades carrega mais do que a outra. O anel continua funcionando, mas a conta feita com a hipótese de simetria subestima a perda naquele lado.

As descidas costumam ser tratadas como detalhe e não são. O pé direito de um galpão industrial coloca o anel a vários metros do piso, e cada descida soma essa altura ao comprimento da rede. Em bombeamento essa altura seria energia potencial e entraria na conta como coluna, e em ar comprimido o peso da coluna de gás é desprezível, mas o comprimento do tubo não é: ele soma atrito como qualquer trecho horizontal. Na prática, somar quatro ou cinco metros por descida ao longo de oito descidas acrescenta algumas dezenas de metros de tubo que não aparecem na planta baixa.

Catálogo de ferramenta pneumática no Brasil mistura unidades. Aparece pé cúbico por minuto, litro por segundo, metro cúbico por hora e metro cúbico por minuto, às vezes no mesmo documento, e o pé cúbico por minuto é herança do mercado americano, que estabeleceu as referências do setor. Repare que a conversão em si não tem dificuldade: a dificuldade está em perceber qual unidade está em cada campo da tabela antes de somar. Isso depende de disciplina de anotação mais do que de conhecimento técnico, e é justamente por isso que escapa.

Com os trechos definidos e a vazão de cada um anotada, ainda falta um ajuste antes de calcular diâmetro. A vazão levantada até aqui é vazão de ar livre, ou seja, o volume que aquele ar ocuparia na condição atmosférica, e dentro da rede o ar está comprimido e ocupa bem menos espaço, sendo esse volume reduzido que define a velocidade real dentro do tubo. Note que usar a vazão de ar livre para calcular velocidade e perda de carga leva a um resultado maior do que o real, e portanto a uma rede mais cara do que precisa ser.

A escolha do anel fechado tem razões que vão além do cálculo de diâmetro. Numa rede em espinha de peixe, com um tronco e ramos que terminam em ponta morta, cada ponto é alimentado por um caminho só, o trecho mais distante acumula toda a perda do percurso, e qualquer manutenção no tronco derruba tudo o que está depois dela.

No anel, o ar chega por dois lados. A perda até o ponto mais distante cai, porque o percurso efetivo é menor, e a vazão em cada metade é menor, o que reduz a velocidade e o atrito. Além disso, bloquear um trecho para manutenção não isola a área, já que o ar continua chegando pelo outro sentido. Observe que isso tem custo: o anel exige mais tubo do que a espinha de peixe para a mesma área coberta, e a compensação vem do diâmetro menor em cada metade e da disponibilidade que ele garante.

Mesmo num anel, as descidas terminam em ponta. Ali o ar para quando o consumo cessa, e é onde o condensado se acumula. Por isso a tomada de ar de cada ponto de consumo sai pela parte superior da descida, em curva, e o fundo recebe um dreno. Repare que essa recomendação é de instalação e não de dimensionamento, mas ela afeta o resultado: um ponto que recebe condensado líquido entrega ar fora de especificação por mais bem dimensionada que esteja a rede.

Esse recorte faz parte de uma das aulas da pós-graduação em Engenharia de Movimentação de Fluidos e Equipamentos Industriais. Conheça em engenhariaecia.com/pos.