O exercício de exaustão de fumos de solda não informa o diâmetro dos dutos. Essa omissão é proposital e reproduz a situação real: o diâmetro é resultado de projeto, não dado de entrada, salvo quando a rede já existe. Calcular o diâmetro é simples, decidir qual comprar não é, e a decisão segue um critério oposto ao que vale em boa parte das instalações de bombeamento.

Vale fixar a ordem dos passos, porque ela é a mesma usada em bombas. Primeiro o diâmetro. Depois a pressão dinâmica de cada trecho, que depende da velocidade real e portanto do diâmetro escolhido. Em seguida as perdas de carga, distribuída e localizada, trecho a trecho. Por fim a pressão necessária no ventilador. Em relação ao roteiro de bombas praticamente nada muda, com exceção de se trabalhar com pressão dinâmica em pascal no lugar de altura de coluna em metros.

O diâmetro sai da vazão e da velocidade de referência, que neste serviço é 15 metros por segundo, pela relação de sempre, vazão igual a velocidade vezes área. Aplicando a cada trecho, o ramal do captor fixo, com 1,15 metro cúbico por segundo, resulta em aproximadamente 312 milímetros. O ramal do captor portátil, com 0,47, resulta em cerca de 200 milímetros. O trecho principal, com a soma de 1,62, resulta em 371 milímetros. Note que nenhum desses três é um duto que se compra pronto.

A partir daqui existem dois caminhos. O primeiro é contratar uma caldeiraria e mandar fabricar exatamente o diâmetro calculado, que é viável tecnicamente, atende com precisão e costuma custar mais, porque é produção sob medida. O segundo é adotar um diâmetro comercial, de linha seriada, que sai mais barato e tem disponibilidade imediata, inclusive para reposição e ampliação futura. Os valores comerciais mais próximos dos calculados são 300, 200 e 350 milímetros.

Em instalações de bombeamento o critério é conhecido e quase automático. Na sucção escolhe-se o diâmetro maior, para reduzir a perda de carga nesse lado e afastar a bomba da cavitação, e na descarga a tendência se inverte e o diâmetro menor é aceitável, porque ali o que está em jogo é consumo de energia e não integridade da máquina.

Em exaustão o critério é outro, e vem da função do sistema. O que a instalação precisa garantir não é perda de carga baixa, é velocidade suficiente para arrastar o contaminante desde o ponto de captação até o filtro. Velocidade de menos significa particulado que decanta ao longo do duto, acúmulo interno e, no limite, fumo que nem chega a ser capturado na origem. Por isso a referência de 15 metros por segundo é tratada como velocidade mínima, não como velocidade ótima ou econômica.

Isso depende de uma relação simples: para a mesma vazão, diâmetro menor produz velocidade maior. Escolhendo o diâmetro comercial imediatamente abaixo do calculado, a velocidade real nos trechos arredondados fica acima dos 15 metros por segundo, o que coloca a instalação do lado seguro em relação ao arraste. Escolher para cima faria o contrário, baixando a velocidade abaixo do mínimo recomendado justamente onde a função de segurança do sistema é exercida.

Na prática a escolha fica em 300 milímetros para o ramal do captor fixo, 200 milímetros para o ramal do captor portátil e 350 milímetros para o trecho principal, dois dos três arredondados para baixo. Vale notar que a decisão não é simétrica entre os dois ramais, porque o ramal do captor portátil já caiu praticamente sobre um valor comercial. Nos outros dois o arredondamento para baixo elevou a velocidade em cerca de 8 e 13% sobre a referência, desvio modesto e integralmente a favor da função do sistema. Fosse o desvio muito maior valeria reavaliar, porque velocidade em excesso cobra pressão dinâmica, e pressão dinâmica é o que alimenta toda a perda de carga adiante.

Repare que esse critério não é exclusivo da ventilação. Ele reaparece sempre que o fluido transporta algo que pode se separar dele. Em bombeamento convencional trabalha-se com velocidade máxima, para controlar perda de carga e desgaste, e em mineração, com polpas e sólidos em suspensão, trabalha-se com velocidade mínima para não decantar e entupir a tubulação, lógica idêntica à da exaustão de particulado.

O que muda de um caso para outro não é a física, é qual falha custa mais caro. Onde a falha cara é cavitação, o diâmetro cresce. Onde a falha cara é entupimento ou escape de contaminante, o diâmetro diminui.

Escolhido o diâmetro comercial, uma consequência precisa ser absorvida antes de seguir: a velocidade real deixa de ser os 15 metros por segundo de referência. Cada trecho passa a ter sua própria velocidade, calculada com o diâmetro efetivamente adotado, e é dessa velocidade que sai a pressão dinâmica que alimenta todo o restante do cálculo. Usar a velocidade de referência daqui para frente, por esquecimento, propaga erro até a pressão final do ventilador.

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.