Quem passou pelo dimensionamento de bombas chega na ventilação esperando um assunto novo e encontra o mesmo assunto com outro vocabulário. A física é idêntica, as equações são as mesmas, e o que muda são duas ou três convenções de linguagem que o mercado consolidou. O problema é que essas convenções não são avisadas, e quem não as conhece lê um catálogo de ventilador achando que entende e erra na especificação.

O exercício mais simples possível serve para expor todas elas de uma vez. Um trecho reto de 12 metros em duto circular de aço galvanizado de 400 milímetros conduz 1,2 metro cúbico por segundo de ar padrão, com duas curvas de 90 graus de raio longo. Pede-se a perda de carga no trecho.

A expressão raio longo não está ali por estilo. Ela define qual valor de coeficiente de perda localizada será usado, porque as tabelas trazem valores separados para raio longo e raio curto, e a diferença entre os dois é significativa. O mesmo vale para a descrição do captor, do cone, da veneziana e de qualquer outro acessório que apareça no desenho. Em ventilação a descrição geométrica do componente é um dado de entrada, não um detalhe de desenho.

Ar padrão também precisa de contexto. Dentro da ventilação, ar padrão significa massa específica de 1,23 quilograma por metro cúbico, com viscosidade cinemática de 1,51 vezes dez elevado a menos cinco metro quadrado por segundo, e esse é o ar de referência das tabelas da área. O aço galvanizado aparece com rugosidade equivalente de 0,15 milímetro e tem uma particularidade: ele é o material de referência, porque as tabelas de ventilação foram construídas para ele, e qualquer outro entra com um fator de correção multiplicativo. Para o galvanizado esse fator vale um, o que o faz desaparecer da conta e dá a falsa impressão de que não existe.

A perda de carga é proporcional ao quadrado da velocidade. Sem velocidade não há pressão dinâmica, e sem pressão dinâmica não há nada em ventilação, porque todas as equações da área estão escritas em função dela. A forma geral do cálculo é vazão dividida por área, válida para qualquer seção, e a forma com diâmetro ao quadrado é um caso particular que só vale quando a seção é circular. Note que essa distinção é exatamente onde o cálculo quebra quando o duto é retangular ou oblongo, situação comum em ventilação e rara em bombeamento. Neste exemplo a velocidade resulta em 9,55 metros por segundo.

Em instalações de bombeamento de fluidos newtonianos a velocidade de referência gira em torno de 2 metros por segundo, com mineração como caso à parte, onde o critério se inverte e passa a ser velocidade mínima para não decantar sólido. Em movimentação de gases o número que aparece com mais frequência é 10 metros por segundo, e há aplicações chegando a 30.

A primeira reação de quem vem de líquidos é desconfiar. Se a perda de carga cresce com o quadrado da velocidade, e a velocidade é cinco vezes maior, a perda deveria ser vinte e cinco vezes maior, o que tornaria qualquer rede de ventilação inviável. A explicação está na viscosidade: o gás tem viscosidade tão menor que a do líquido que, mesmo com o quadrado da velocidade muito maior, a perda distribuída continua pequena. Viscosidade é o fator que mais encarece perda de carga, o que já havia aparecido nos exercícios de bombeamento com produtos viscosos.

Observe o que isso significa na prática de projeto. Em ventilação a perda distribuída costuma ser modesta e o espaço disponível manda mais que a economia de atrito, o que permite trabalhar com velocidades que seriam impensáveis em uma linha de líquido.

A pressão dinâmica é massa específica vezes velocidade ao quadrado dividido por dois. Com 1,23 quilograma por metro cúbico e 9,55 metros por segundo, o resultado é 56,1 pascal. Aqui entra a segunda confusão de vocabulário: nos catálogos aparece a pressão total do ventilador, muitas vezes abreviada como FTP, e também a pressão dinâmica da máquina, e nenhuma das duas é a pressão dinâmica do escoamento calculada aqui. Elas só coincidem quando a seção de saída do ventilador é idêntica à seção do duto, o que não é regra. Com diâmetros diferentes, cada trecho tem sua própria pressão dinâmica, e misturá-las é o erro de contabilidade mais comum em redes ramificadas.

Cinquenta e seis pascal é muito pouco. A pressão atmosférica passa de 101 mil pascal, e um bar vale 100 mil pascal. A variação de pressão de um sistema inteiro de ventilação costuma ficar em uma faixa que, em bombeamento, seria desprezada como ruído de medição. Isso depende de uma consequência que percorre toda a especificação de ventiladores: quando a pressão de trabalho é pequena, qualquer perturbação adicional pesa proporcionalmente muito, seja um trecho reto insuficiente na entrada, um bocal ausente ou um filtro mais sujo que o previsto.

Em bombeamento esses desvios somem diante de um diferencial de vários bar, e em ventilação eles mudam o ponto de operação da máquina. É por esse motivo que o conteúdo seguinte trata de efeito de sistema, de regra de trecho reto e de acessórios de entrada e saída com um peso que surpreende quem chegou de líquidos. Não é excesso de zelo, é a consequência direta de trabalhar com pressões dessa ordem.

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.