No cálculo de perda de carga em sistema de ventilação existe um número que decide traçado e que raramente é considerado na hora da montagem. Ele compara o duto flexível com o aço galvanizado, e a diferença é grande o bastante para mudar o tamanho do ventilador.

A perda de carga em um trecho é obtida multiplicando três fatores: o fator de perda K, que pode ser distribuído ou localizado, a pressão dinâmica daquele trecho, e um fator de correção da massa específica. O fator de correção merece explicação: a ventilação trabalha com uma condição padrão definida como temperatura de 20 graus Celsius, pressão atmosférica e umidade relativa zero, e nessa condição o fator vale 1. Fora dela o fator corrige a diferença, e ar quente de exaustão, instalação em altitude ou gás diferente de ar exigem essa correção.

A referência para duto de ventilação é o duto circular de aço galvanizado, ao qual se atribui fator 1,0, e os demais materiais são comparados a ele. Acabamento em vidro fibroso liso tem fator 0,9, ou seja, perde um pouco menos que o galvanizado, e plástico ABS e PVC ficam na mesma faixa. Concreto sobe para 1,5. O duto flexível corrugado tem fator 2,4, o que significa 2,4 vezes mais perda de carga que o galvanizado, para o mesmo diâmetro e o mesmo comprimento.

O flexível existe porque resolve um problema real de montagem: ele dobra, retrai e permite posicionar a captação exatamente onde o operador precisa. O caso típico é o coletor de fumos de soldagem, em que o soldador precisa aproximar a captação da peça e essa posição muda a cada trabalho. Note que o problema não é usar flexível, é usar flexível em trecho longo, onde ele deixa de ser solução de posicionamento e vira apenas tubulação ruim. Na prática a regra que decorre do número é simples: flexível no trecho final, curto, junto ao ponto de captação, e rígido no restante do traçado.

Para o cálculo da parcela distribuída usa-se a equação de Darcy-Weisbach adaptada para ventilação. Como boa parte dos dutos é retangular e não circular, entra o conceito de diâmetro hidráulico, calculado como quatro vezes o raio hidráulico, que por sua vez vem da razão entre área da seção e perímetro molhado. Com o diâmetro hidráulico, o duto retangular pode ser tratado com a mesma formulação do circular, equivalência que funciona bem para gás em regime incompressível.

Para o fator de atrito usa-se a equação de Swamee-Jain no lugar de Colebrook, e o motivo é prático: Colebrook é implícita e exige solução iterativa, enquanto Swamee-Jain é explícita e entrega o resultado direto, com precisão suficiente para projeto.

As perdas localizadas vêm de curvas, transições, derivações e dos próprios equipamentos instalados na linha, como filtros e coletores, e em gás elas dominam o total. O cálculo soma os coeficientes K de cada acessório, multiplica pela pressão dinâmica e pelo fator de correção de densidade.

E aqui está a armadilha que fecha o tema: o mesmo acessório tem coeficientes diferentes conforme atue como entrada ou como saída. Uma expansão não é o espelho de uma contração, e os valores precisam ser lidos em tabela considerando as velocidades a montante e a jusante. Esse é um erro comum de quem decora um valor por tipo de acessório, porque o coeficiente depende da função que a peça exerce naquele ponto do escoamento, não apenas da sua geometria. Isso depende de consultar a tabela correta e de identificar o sentido do escoamento no trecho, o que parece elementar e falha com frequência em sistemas com retorno ou recirculação.

Um último ponto decorre do peso das perdas localizadas e explica resultados aparentemente estranhos em medição. Trechos curtos entre acessórios têm perda de carga proporcionalmente maior que trechos longos, porque o escoamento precisa de uma distância para se reorganizar depois de uma perturbação. Quando um cotovelo vem logo após o outro, o segundo recebe um escoamento já desorganizado e a perda resultante é maior que a soma das perdas isoladas.

Na prática isso significa que concentrar acessórios em um trecho curto, prática comum quando o espaço é apertado, penaliza o sistema mais do que a tabela sugere. Distribuir os acessórios ao longo do traçado, quando possível, reduz a perda total mesmo sem reduzir a quantidade deles. Observe o valor disso no diagnóstico: quando um sistema de exaustão opera abaixo do projeto e o cálculo original parece correto, vale olhar a região logo após o ventilador e os pontos onde várias conexões se acumulam, porque é nesses lugares que a perda real supera a calculada.

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.