A pressão que o compressor precisa entregar sai de uma conta feita de trás para frente. Parte-se do consumidor mais exigente e somam-se todas as perdas até chegar nele. É assim que se ensina, e funciona na maior parte dos casos. Existe um caso em que seguir essa regra ao pé da letra é desperdício, e vale reconhecê-lo.

Antes da pressão é preciso mapear o que fica entre o compressor e o usuário. Hoje é comum ter secador por refrigeração e dois ou três filtros, e cada um desses componentes tem uma perda de carga informada pelo fabricante, em bar ou em psi, que entra somada diretamente, sem passar por coeficiente nenhum.

Há um periférico que merece atenção especial. O secador por adsorção consome ar comprimido para regenerar o dessecante, e esse consumo não é perda de carga, é consumo de vazão, precisando entrar na conta de vazão como um usuário a mais. Observe que quanto mais componentes a rede tem, mais trabalho dá, mas o procedimento não muda.

Com o mapa pronto, a pressão do compressor é a pressão do equipamento mais exigente somada ao delta de pressão de todo o sistema até ele. Vale uma observação de terminologia: o termo correto aqui seria perda de pressão, já que carga, em sentido estrito, é um resultado em coluna de fluido, e usa-se perda de carga por costume e pela correlação com o que se estudou em bombas.

Agora o caso que inverte a decisão. Imagine uma planta com vazão total de 100 pés cúbicos por minuto, em que quase todos os equipamentos trabalham a 10 bar, e existe uma única máquina que precisa de 20 bar, consumindo 5 pés cúbicos por minuto, ou seja, 5% do total. Seguindo a regra ao pé da letra, compra-se um compressor de 20 bar e comprimem-se os 100 pés cúbicos inteiros a essa pressão.

Note o que acontece em seguida. A pressão chega nas demais máquinas em 18, 19 bar, dependendo das perdas, e aí é preciso instalar regulador de pressão em quase toda a planta para derrubar de 19 para 10 bar. Você comprimiu 95% do ar até o dobro da pressão necessária, pagou a energia dessa compressão, e vai dissipar tudo isso em válvulas reguladoras.

O caminho nesse caso é o booster, um compressor dedicado àquele consumidor. O compressor principal fica dimensionado para a pressão que a planta de fato usa, os 10 bar, e o booster parte dessa pressão e eleva para os 20 bar exigidos pela máquina isolada, com taxa de compressão alta e vazão pequena, atendendo só quem precisa.

Isso depende de o caso ser realmente esse. Se a maioria usa oito bar e um ou outro equipamento usa dez, as pressões são próximas e não faz sentido montar um booster para essa diferença, pega-se a maior e segue. O critério tem dois lados: a pressão destoa muito e a vazão correspondente é pequena. Quando as duas condições se juntam, vale o booster.

Definida a estratégia de pressão, passa-se à perda de carga distribuída. Existem dois caminhos: pode-se usar a equação clássica adaptada para entregar resultado em unidade de pressão, como se fez em ventiladores, ou pode-se usar uma fórmula atribuída a Harris, que já devolve o diferencial de pressão diretamente e é a adotada no material de referência do setor.

A fórmula de Harris exige unidades específicas, e é por aí que ela costuma ser usada errado. A perda sai em psi, o comprimento entra em pés, a vazão entra em pés cúbicos por minuto em condição de ar livre, o diâmetro entra em polegadas, e entra ainda a razão de compressão, que é adimensional.

A razão de compressão é a relação entre a pressão absoluta de descarga e a de admissão, e é aqui que o erro de conta aparece com frequência. Para uma estimativa rápida considera-se a pressão atmosférica como um bar, de modo que um compressor que precisa entregar 10 bar efetivos está entregando 11 absolutos e a razão fica em 11. Note que o certo é usar a pressão atmosférica local, porque em altitude elevada ela não é um bar, pode ser 0,9, e a razão muda.

Vale desmistificar a fórmula de Harris, porque isso ajuda a saber quando ela não se aplica. Olhando os coeficientes, o que se tem ali é a equação de Darcy adaptada, trabalhando com vazão no lugar de velocidade, e os fatores numéricos existem justamente para fazer essa conversão e acertar as unidades. A consequência é que ela foi ajustada para ar comprimido: para um gás próximo do ar serve, e para gases com propriedades bem diferentes é preciso cuidado.

Fecha o tema um alerta prático que vale para qualquer catálogo. Alguns fabricantes publicam fórmulas próprias de perda de carga, às vezes em calculadoras no site, e elas podem trazer fatores calibrados para as máquinas da própria marca, não batendo com equipamentos de outros fornecedores. Houve o caso de uma dessas calculadoras que devolvia resultado diferente da fórmula publicada no material impresso da mesma empresa.

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.