A conta corrigida pela densidade diz que o ventilador vai consumir 6,22 quilowatts movimentando gás quente. O catálogo diz 10 quilowatts na condição padrão. Qual dos dois números vai para a requisição do motor? A resposta certa é a maior, e o motivo não aparece em nenhuma fórmula, aparece na sequência de eventos da partida.

O caso é o do ventilador centrífugo que precisa entregar 7,3 metros cúbicos por segundo e 625 pascal movimentando gás a 150 graus Celsius em uma planta a 900 metros de altitude, com fator de correção pela densidade de 0,622. Entrando na curva do fabricante com a vazão de 7,3, a condição padrão coloca o ponto pouco acima de 600 pascal, e a condição corrigida exige pouco acima de 1000 pascal. A rotação sai de pouco mais de 720 rotações por minuto para algo próximo de 850 a 900, e a potência de catálogo nesse novo ponto fica em quase 11 quilowatts.

Note o tamanho do efeito antes de prosseguir. Para entregar exatamente a mesma pressão útil ao processo, a máquina precisa girar mais rápido e consumir quase o dobro, apenas por causa da temperatura e da altitude. Nenhuma melhoria de instalação recupera isso, porque é consequência direta da densidade do gás.

Vale um comentário que poupa tempo na leitura de gráfico. Alguns fabricantes chamam a pressão total do ventilador de FP, outros de FTP, outros simplesmente de pressão total, e não há padronização entre marcas. O gráfico usado neste exemplo traz ainda a pressão dinâmica da máquina junto com as curvas, o que dispensa um cálculo, e nem todo fabricante publica essa informação.

Corrigindo a potência de catálogo pelo mesmo fator, a potência real na condição de operação é 10 multiplicado por 0,622, ou seja, 6,22 quilowatts. Esse é o número que descreve o regime permanente: o ventilador, com o gás a 150 graus, vai consumir 6,22 quilowatts de forma estável, hora após hora. Parece suficiente para dimensionar o motor, e é aqui que o raciocínio falha.

Observe o que acontece em campo no momento de ligar a instalação. O ventilador parte com o sistema ainda frio, e o gás que ele vai movimentar nos primeiros minutos não está a 150 graus, está à temperatura ambiente. Ar frio é mais denso, mais massa específica significa mais massa sendo empurrada por unidade de volume, e portanto mais potência exigida para a mesma vazão.

Nesse instante a máquina exige a potência cheia de catálogo, os 10 quilowatts. Conforme o processo aquece e o gás caminha para os 150 graus, a densidade cai e o consumo desce para os 6,22 quilowatts corrigidos. Quem especifica o motor olhando apenas o regime permanente compra um motor de cerca de 6,2 quilowatts e o submete a 10 quilowatts toda vez que a planta parte. O motor não queima na primeira partida, o que torna o erro difícil de rastrear: ele acumula ciclos de sobrecarga térmica e falha antes do fim da vida esperada.

A regra, portanto, é especificar o motor pela condição de partida e não pela condição de operação. Mas a regra tem um contrário legítimo, e ele depende da sequência operacional da planta. Isso depende de qual equipamento liga primeiro: se o sistema aquece antes do ventilador entrar, de modo que a máquina só começa a trabalhar com o gás já na temperatura de regime, a condição de partida deixa de ser crítica, e a potência corrigida de 6,22 quilowatts passa a ser adequada.

Na prática isso significa que a resposta não está no cálculo, está no fluxograma operacional. Duas plantas com o mesmo ventilador, o mesmo gás e a mesma altitude podem exigir motores diferentes, e o que separa uma da outra é a ordem de partida. Vale observar que o mesmo cuidado se aplica a sistemas que operam com gás frio e param em ambiente quente, ou a instalações sujeitas a variação sazonal grande de temperatura. O princípio não é a partida em si, é identificar a condição de maior densidade que o ventilador vai enfrentar em serviço normal.

Esse tipo de análise já apareceu em bombas. Em fluidos não newtonianos a viscosidade aparente depende da taxa de cisalhamento, e há casos em que o esforço na partida, com o produto parado e estruturado, supera largamente o esforço em regime, enquanto em outros casos acontece o inverso. A pergunta é sempre a mesma: qual é a condição mais severa que o acionamento vai enfrentar, e com que frequência ela ocorre.

Repare que o custo de acertar isso é baixo e o custo de errar é alto. Especificar o motor pela partida significa, neste exemplo, comprar um acionamento de 10 quilowatts em vez de 6,2, e a diferença de preço entre os dois é pequena diante do custo de uma parada não programada e da troca de um motor queimado em uma instalação em operação.

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.