Entre a energia que o ar recebe e a potência que a conta de luz cobra existem quatro degraus. Conhecer os quatro evita dois erros opostos e igualmente caros: especificar um motor apertado, que vive sobrecarregado, ou especificar um motor enorme, que trabalha com rendimento baixo e custa mais do que precisava. Os degraus são os mesmos do bombeamento, e o que muda são os nomes, em boa parte importados do inglês.

O primeiro degrau é a potência do ar, equivalente direto da potência hidráulica em bombas. Ela é a potência mínima necessária para mover uma dada vazão contra a pressão total do ventilador, e sai do produto entre pressão total e vazão, corrigido pela massa específica. Existem formas diretas conforme a unidade de entrada: com a pressão total em milímetros de coluna de água e a vazão em metro cúbico por segundo, dividindo por 102, o resultado já sai em quilowatt, e com a pressão em polegadas de coluna de água e a vazão em pé cúbico por minuto, dividindo por 6356, o resultado sai em HP.

O segundo degrau é a potência de freio, que aparece como BHP quando expressa em HP, do inglês brake horsepower. O nome tem origem histórica, porque a medição era feita acoplando um freio dinamométrico ao eixo e medindo o esforço necessário para frear a máquina: o método mudou, o nome ficou.

Ela é a potência do ar dividida pelo rendimento do ventilador, exatamente como a potência de eixo da bomba é a potência hidráulica dividida pelo rendimento. Note que o resultado é sempre maior que a potência entregue ao gás, porque nenhuma máquina converte toda a energia de eixo em energia de escoamento. Quando não há informação de catálogo, 60% é uma primeira estimativa razoável de rendimento para ventilador, número para avançar na conta enquanto o dado real não chega, não para fechar projeto.

O terceiro degrau acrescenta a transmissão mecânica. Se o rotor é montado diretamente no eixo do motor, em arranjo monobloco, não há transmissão e esse degrau desaparece. Com acoplamento, considera-se cerca de 5% de perda, e com acionamento por correia, de 10% em motores de grande porte até 30% em motores pequenos. Na prática esses valores entram como fator multiplicativo, de 1,05 a 1,3, embora a mesma correção pudesse ser escrita como divisão por um rendimento.

Observe que o acionamento por correia é frequente em ventiladores justamente porque permite ajustar a rotação pela relação de polias, o que dá flexibilidade na seleção. Essa flexibilidade tem um preço em rendimento, e o preço é maior quanto menor o motor.

O quarto degrau é a escolha do motor comercial. Em pequenos sistemas de exaustão, com motores de até 25 HP, é prática comum adotar um terço a mais que a potência de eixo calculada: um cálculo que aponta 10 cavalos leva a especificar 15 cavalos, porque os valores comerciais são discretos e não existe motor de 13,3 cavalos. Esse acréscimo absorve as imprecisões acumuladas nos três degraus anteriores e a diferença entre o sistema calculado e o sistema construído.

Aqui está o ponto que mais produz motor queimado. Fabricantes de motor elétrico costumam prever uma margem da ordem de 10% para sobrecarga, e essa informação está disponível no catálogo do motor. A tentação é óbvia: se o motor aguenta 10% a mais, o cálculo poderia chegar 10% acima da nominal sem problema.

Não é assim. Essa margem existe para absorver imprecisões do próprio motor, variações de tensão da rede, desequilíbrio de fases e elevação de temperatura ambiente. Ela é fator de segurança do fabricante do motor, não folga de projeto disponível para quem dimensiona o ventilador.

Note o efeito de usá-la. A máquina passa a operar permanentemente dentro da faixa de sobrecarga, o aquecimento é maior, o isolamento envelhece mais rápido e a vida útil cai. O motor não queima no primeiro dia, o que torna o erro difícil de rastrear: ele queima antes do que deveria, meses ou anos depois, e a causa raiz já não é óbvia para ninguém.

Isso depende do tipo de fornecimento. Quando o catálogo do ventilador já informa a potência de eixo recomendada para o ponto de trabalho, os cálculos dos degraus anteriores viram conferência, porque o fabricante já fez a conta considerando o rendimento real do modelo. Conhecer a cadeia continua valendo por dois motivos: permite criticar o número oferecido em vez de aceitá-lo, e existem fornecimentos em que o ventilador vem sem acionamento, e aí a cadeia inteira precisa ser percorrida por quem especifica.

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.