A planta baixa informa quantos metros de tubo a instalação tem. Ela não informa quanta perda de carga a instalação tem, porque uma parte relevante dela não está nos trechos retos. Cada cotovelo, cada tê, cada válvula e cada redução obriga o escoamento a mudar de direção ou de seção, e essa mudança custa pressão.

O método do comprimento equivalente traduz cada acessório em metros de tubo reto que causariam a mesma perda. Uma válvula de esfera totalmente aberta equivale a poucos diâmetros de tubo, uma válvula globo equivale a muitos mais, porque o escoamento faz duas mudanças bruscas de direção dentro dela, e um tê com fluxo pela derivação custa bem mais do que o mesmo tê com fluxo direto. A tabela de referência traz esses valores em função do diâmetro nominal, e a soma dos equivalentes entra no cálculo junto com o comprimento medido.

Note que o valor equivalente depende do diâmetro. O mesmo cotovelo vale mais metros numa linha de três polegadas do que numa de meia polegada, e por isso a soma precisa ser feita trecho por trecho, depois de definida a bitola.

Numa rede industrial de ar comprimido as conexões não são poucas. O ramal geral sai do conjunto de tratamento com válvula de bloqueio, atravessa um tê com redução na entrada do anel, e o anel contorna a área com cotovelos em cada mudança de direção. Cada descida tem um tê de derivação, um cotovelo no topo, outro na base e uma válvula de bloqueio, e multiplicando pelo número de descidas o comprimento equivalente acumulado chega com facilidade à mesma ordem de grandeza do comprimento reto do trecho.

Observe que isso é diferente de dizer que as conexões dominam a perda da instalação inteira. Elas dobram, grosso modo, a perda da tubulação. O que domina a perda total é outra coisa, e aparece na etapa seguinte.

Somados o comprimento real e o equivalente, aplica-se a equação de perda de carga. A estrutura é a mesma usada em líquidos, com fator de atrito, comprimento, diâmetro e velocidade, e as diferenças estão em o resultado sair em unidade de pressão e em haver um termo de compressibilidade que traduz a razão entre a pressão de operação e a de referência. Esse termo fica no denominador, de modo que quanto maior a pressão de trabalho, menor a perda resultante para a mesma vazão de ar livre.

Aplicada aos três trechos, a conta fechou em pouco mais de dois décimos de bar para a rede inteira. É um valor pequeno em termos absolutos e grande em termos relativos, porque representa cerca de um quarto do bar de folga que tinha sido arbitrado para toda a instalação.

Repare que a recomendação de catálogo de alguns fabricantes aponta para cerca de um décimo de bar na tubulação, metade do que a conta deu, e alcançar isso exigiria subir as bitolas, com custo de material e de instalação que não se paga na maioria dos casos. Na prática a decisão é registrar o desvio em relação à recomendação e seguir, porque o critério de projeto é a soma total disponível, e não o cumprimento isolado de cada referência.

Com a perda da tubulação fechada, resta levantar a perda dos periféricos de tratamento de ar. Filtros coalescentes, secador e as válvulas associadas ocupam poucos metros da instalação e concentram uma parcela que costuma surpreender quem está fazendo essa conta pela primeira vez.

Existe um método alternativo para tratar acessórios, baseado num coeficiente adimensional que multiplica a energia cinética do escoamento. Os dois caminhos levam ao mesmo lugar e a escolha é de conveniência: o comprimento equivalente soma diretamente ao comprimento do trecho e cabe numa planilha simples, e o coeficiente separa a perda localizada da distribuída, o que ajuda quando se quer saber quanto cada acessório está custando. Para dimensionar, tanto faz. Para justificar a troca de uma válvula globo por uma de esfera numa linha existente, o coeficiente deixa o argumento mais claro.

As tabelas trazem acessórios padronizados em condição de instalação correta, e a instalação real nem sempre é assim. Dois cotovelos muito próximos interferem um no outro e a perda combinada não é a soma simples. Uma redução feita com adaptador improvisado custa mais do que a redução concêntrica prevista. Um engate rápido desgastado estrangula o escoamento muito além do que o catálogo indica.

Observe que nenhum desses casos entra no cálculo de projeto, e todos aparecem na instalação. Por isso a perda calculada é um piso, não um teto, e a folga adotada na pressão de trabalho tem essa função. Na prática, numa rede existente que não entrega pressão, vale procurar esses pontos antes de concluir que a tubulação foi subdimensionada.

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.