Quando o fluido de trabalho não é um gás puro, e esse é quase todo caso da indústria, a equação de estado ganha uma segunda camada de correção. A primeira é o fator de compressibilidade. A segunda é a lei de Dalton, que descreve como a pressão total de uma mistura se compõe a partir de cada componente.

Ar atmosférico, gás natural e várias correntes de processo são misturas. Fingir que são gás puro simplifica a conta e gera erro concreto no dimensionamento de compressor, ventilador e soprador.

A lei de Dalton diz que a pressão total de uma mistura é igual à soma das pressões parciais de cada componente, medida como se aquele componente ocupasse sozinho o mesmo volume. Um recipiente com três gases, um a 3 bar, outro a 2 bar e outro a 0,5 bar, tem pressão total de 5,5 bar.

Isso vira ferramenta útil em três situações do dia a dia. No ar comprimido, permite descontar a pressão parcial do vapor de água e dimensionar o compressor pelo ar seco. No cálculo do ventilador, permite partir do gás úmido e chegar ao gás seco subtraindo a parcela de umidade. Em compressor de processo, permite tratar cada componente isoladamente antes de compor a análise final.

Quando o fluido é uma mistura, a equação de estado precisa de uma constante específica que represente aquela mistura. O caminho é calcular a massa molar aparente pela média ponderada das massas molares dos componentes, usando a fração molar como peso. É a mesma matemática da média ponderada de nota escolar: cada componente tem seu peso, multiplica pela massa molar, soma e divide pelo total. Depois, dividindo a constante universal dos gases pela massa molar aparente, chega-se à constante específica da mistura.

Com ar comum ninguém faz esse cálculo, porque o valor está tabelado. Mas quem trabalha com gás natural, mistura de refrigerantes ou compressor de processo químico precisa dominar o passo, porque a variação de composição de poço para poço no gás natural muda a constante e altera o dimensionamento.

Na prática isso aparece em três frentes. Um compressor de estação de gás natural trabalha com composição variável, predominantemente metano mas com etano, propano e traços de outros hidrocarbonetos, e usar as constantes do metano puro leva a erro de potência de eixo. Um ventilador insuflando ar quente e úmido de um secador precisa descontar a parcela de vapor para chegar à vazão de ar seco que interessa ao processo. E um compressor de gás de processo em refinaria trabalha com corrente rica em hidrocarbonetos de várias massas molares, em que a constante derivada da massa molar aparente é o que permite prever consumo e temperatura de descarga com precisão.

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.