Com a perda distribuída resolvida, falta a parcela que em gases costuma dominar a conta: a perda localizada. E, logo depois, a escolha do diâmetro, que traz uma armadilha envolvendo as duas vazões tratadas anteriormente.

Quem vem de bombeamento está acostumado a somar coeficientes K e multiplicar pela pressão dinâmica, e em ar comprimido isso não é usual. O primeiro método corrente é o comprimento equivalente, tabelado por componente e por diâmetro: uma válvula esfera, uma válvula diafragma, uma curva, cada uma equivale a um comprimento de tubo reto que se soma ao comprimento real antes de aplicar a fórmula de perda distribuída. As tabelas em material brasileiro vêm em metros, e em material norte-americano vêm em pés ou polegadas.

O segundo método é a pressão diferencial informada pelo fabricante. Filtros costumam vir assim, com a queda em bar ou psi para vazão plena, e nesse caso o valor entra somado diretamente. Observe a ordem de grandeza desses valores: em filtro de ar comprimido aparecem números como 0,07 ou 0,12 bar, bem distantes das perdas significativas a que se está acostumado em bombeamento. E vale lembrar que eles crescem conforme o elemento satura.

Existe um terceiro caminho, os nomogramas, que são gráficos de onde se extrai a perda sem fazer conta: entra-se com diâmetro, vazão e pressão absoluta, caminha-se pelas escalas e sai a perda por metro de tubulação. Eles funcionam e aparecem em material de fabricante, mas na prática são chatos de ler, exigem cuidado com as escalas e não deixam rastro de como o resultado foi obtido.

Definidos os métodos de perda, vem a escolha do diâmetro, e o caminho é o mesmo já usado em bombas e em ventilação: parte-se de uma velocidade de referência adequada ao serviço. Em ar comprimido as faixas usuais são da ordem de 6 a 7 metros por segundo na linha principal, de 6 a 10 nas linhas secundárias e de 8 a 15 nos ramais que alimentam equipamentos. Com a vazão conhecida e a velocidade escolhida sai o diâmetro, e dali se verifica qual bitola comercial está próxima.

Aqui está o ponto que mais exige atenção, porque junta os dois conceitos tratados antes. O compressor é dimensionado em vazão de ar livre, porque é assim que o mercado especifica a máquina. Mas a velocidade dentro da tubulação precisa ser calculada com a vazão efetiva, que é o volume real escoando na pressão de trabalho.

Note por que isso é lógico. O que provoca perda de carga é a velocidade real do ar na tubulação, e essa velocidade decorre do volume real que está passando por ali, não do volume que existiria se o ar estivesse à pressão atmosférica. Usar a vazão de ar livre para calcular velocidade devolve um número muito maior que o real, e a consequência é escolher um diâmetro maior que o necessário, com custo de material e de instalação sem benefício correspondente. A frase que resume: dimensiono em ar livre, calculo velocidade em efetiva.

A última parte do tema trata de quantos compressores comprar. A decisão pode vir de uma limitação física, quando o maior modelo disponível daquele tipo não atende sozinho a vazão necessária, ou pode vir de uma decisão de projeto. Isso depende de comparar duas contas que puxam em sentidos opostos: mais máquinas significam mais investimento e mais manutenção, e em compensação o risco operacional cai, porque a falha de uma não para o fornecimento.

Para consumo variável o arranjo usual é a cascata. O princípio é escalonar as pressões de acionamento com um degrau da ordem de meio bar entre as máquinas, de modo que conforme o consumo cresce e a pressão cai, um compressor entra, depois outro, depois outro, e quando o consumo diminui eles saem na ordem inversa.

Observe o efeito colateral: o compressor que está sempre na base, o primeiro a entrar e o último a sair, é o que mais desgasta, e por isso a prática é fazer rodízio de qual máquina assume esse papel. Na teoria. Na prática, muitas vezes o rodízio é programado uma vez e esquecido.

Com inversores de frequência mais baratos, a cascata ganhou outra função. Hoje ela serve também para evitar o pico de várias máquinas partindo ao mesmo tempo: liga-se um, depois outro, e o último compressor, de rotação variável, faz a complementação fina da vazão. Em tese, com um bom compressor de rotação variável fazendo esse ajuste, nem reservatório seria necessário, e na prática o tempo de resposta do inversor nem sempre acompanha a variação de demanda, e a pressão cai antes de a máquina acelerar.

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.