O cálculo da rede de ar comprimido esbarra num problema de ordem logo no começo. A perda de carga depende da pressão de operação, e a pressão de operação só é conhecida depois de calcular a perda de carga. Existe uma saída prática para isso, e ela não é aproximação grosseira, é um procedimento com verificação no fim.

O ponto de partida é o usuário mais exigente da instalação. Num exercício com cabine de jateamento, talha pneumática, lixadeira e parafusadeira, a cabine é quem manda, porque pede a maior pressão de trabalho. Esse valor é a pressão que precisa existir na entrada do equipamento, e não na saída do compressor: entre um ponto e outro está a rede inteira, com filtros, secador, válvulas e metros de tubo, e cada um desses elementos consome pressão. Observe que o sentido do raciocínio é da ponta para a máquina.

A perda de carga de cada trecho depende da razão de compressão, que depende da pressão que circula naquele trecho. Sem a pressão não há perda, e sem a perda não há pressão. O caminho adotado é arbitrar uma pressão de trabalho com folga sobre o maior usuário: com sete bar exigidos na cabine, adotar oito bar no cálculo embute a hipótese de que a instalação inteira perde no máximo um bar entre o compressor e o ponto mais distante. Essa hipótese é verificável no fim.

Também é possível calcular com os sete bar do usuário, descobrir a pressão necessária no compressor, e então refazer tudo com esse novo valor. Esse caminho é igualmente correto e converge para a mesma resposta, e a diferença é que ele obriga a uma segunda rodada completa de cálculo, enquanto o caminho conservador costuma acertar de primeira. Isso depende de quanto a instalação é extensa: numa rede curta, com poucos periféricos, um bar de folga é muito, e numa rede longa com tratamento de ar completo um bar pode não bastar.

Vale saber de antemão para onde essa folga vai. Parte dela vai para a tubulação, com o atrito nos trechos retos e nas conexões, e parte vai para os periféricos, ou seja, filtros coalescentes, secador por refrigeração e válvulas de bloqueio. Note que a divisão entre essas duas parcelas costuma surpreender quem está começando: a intuição aponta para a tubulação, porque ela é longa e visível, e o resultado da conta aponta para os periféricos, que ocupam poucos metros e concentram a maior parte da perda.

Com a pressão de trabalho adotada, as vazões de cada trecho podem finalmente ser convertidas da condição de ar livre para a condição de operação. A conta se repete para o ramal geral, para cada metade do anel e para as descidas, sempre com a mesma pressão de referência, e o resultado é o conjunto de vazões reais que alimenta o cálculo de diâmetro.

Na prática essa etapa é mecânica e repetitiva, e é exatamente aí que erros de transcrição aparecem. Um valor copiado da linha errada da planilha não gera alarme nenhum, ele apenas produz um diâmetro diferente para aquele trecho. Repare que conferir a coerência entre os trechos ajuda: o diâmetro do anel deve ficar abaixo do diâmetro do ramal geral, e o da descida abaixo dos dois. Quando essa hierarquia não aparece no resultado, há algo errado antes.

A premissa de um bar funciona bem numa instalação de porte médio com tratamento de ar convencional, e existem casos em que ela fica apertada. Instalação com secador por adsorção no lugar do secador por refrigeração perde mais pressão no tratamento. Rede muito extensa, com centenas de metros de desenvolvimento, acumula atrito. Filtro de alta eficiência, da ordem de centésimo de micrometro, custa mais pressão do que o filtro de linha comum.

Em qualquer desses casos a verificação no fim vai apontar que a soma estourou, e o cálculo precisa ser refeito com a premissa corrigida. Isso não é retrabalho desnecessário, é o procedimento funcionando como deveria.

Há uma distinção que costuma passar batido entre a pressão adotada no cálculo e a pressão que o compressor oferece no catálogo. A pressão adotada é a que circula na rede durante a operação, e a pressão de catálogo é a pressão máxima de descarga da máquina, e entre as duas existe a faixa de modulação do compressor, que liga e desliga ou carrega e alivia entre dois patamares. Observe que o patamar inferior dessa faixa é que precisa atender a rede, não o superior: selecionar uma máquina olhando só a pressão máxima do catálogo deixa a instalação sem pressão justamente nos momentos em que o compressor está no ponto baixo do ciclo.

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.