O roteiro de cálculo de perda de carga em um duto de ventilação é o mesmo do bombeamento, ponto por ponto: número de Reynolds, fator de atrito, perda distribuída, perda localizada e soma. A sequência não muda. O que muda é o peso relativo das duas parcelas no resultado final, e essa inversão tem consequência direta no projeto.

O número de Reynolds sai da velocidade multiplicada pelo diâmetro e dividida pela viscosidade cinemática. No exercício em curso, com 9,55 metros por segundo, 0,40 metro de diâmetro e viscosidade de 1,51 vezes dez elevado a menos cinco, o resultado fica em 2,53 vezes dez elevado à quinta potência, muito acima de qualquer faixa laminar.

Note que isso não é particularidade do exemplo. Em movimentação de gases o número de Reynolds quase sempre resulta elevado, e o escoamento é turbulento com rara exceção, porque a combinação de velocidades altas com viscosidade cinemática baixa empurra o resultado para cima nos dois fatores ao mesmo tempo.

A exceção que vale conhecer são os sistemas de vácuo. Lá o comportamento tende ao laminar, e o motivo é a quantidade de matéria: no início da evacuação ainda há muita molécula sendo removida e o escoamento se parece com o de uma ventilação convencional, mas depois que a bomba atinge o nível de vácuo o que resta sendo retirado é muito pouco, seja gás que entra por vazamento, seja vapor gerado na secagem de um produto. Com tão pouca matéria em movimento, o comportamento do escoamento muda de natureza.

O fator de atrito vem da equação de Swamee-Jain, a mesma empregada no dimensionamento de bombas, então não há equação nova a aprender, e no exemplo ela devolve 0,0178. A perda distribuída é esse fator multiplicado pela relação entre comprimento e diâmetro, pela pressão dinâmica e pelos fatores de correção de massa específica e de material. Como o exercício usa ar padrão e aço galvanizado, os dois fatores valem um e somem do resultado, e doze metros de duto reto custam aproximadamente 30 pascal.

Vale um comentário de terminologia que evita discussão improdutiva em reunião. Perda de carga, em sentido estrito, é um resultado expresso em coluna de fluido, em metros, e quando a resposta sai em pascal, como aqui, perda de pressão distribuída seria o termo mais preciso. O uso de perda de carga se estendeu por costume, e a única coisa que muda entre as duas expressões é a unidade da resposta.

A perda localizada é o somatório dos coeficientes multiplicado pela pressão dinâmica e pelos mesmos fatores de correção. O exercício tem dois cotovelos de raio longo, com coeficiente de 0,27 cada, e a descarga direta para a atmosfera, com coeficiente igual a um. O somatório dá 1,54, que multiplicado pela pressão dinâmica de 56,1 pascal resulta em 86,4 pascal.

Observe a comparação. Doze metros de duto reto custaram 30 pascal. Dois cotovelos e uma descarga custaram 86,4 pascal, quase o triplo. Em instalações de líquidos a proporção costuma ser a oposta, com a perda distribuída dominando com folga e as singularidades funcionando como ajuste fino. Em movimentação de gases a tendência se inverte, e ela se acentua quando entram no sistema os componentes que cada processo exige: filtros, anteparos, captores, venezianas, registros.

Isso depende diretamente do raciocínio anterior. A perda distribuída é pequena porque a viscosidade do gás é pequena, e as singularidades cobram em função da pressão dinâmica, que é alta justamente porque a velocidade de trabalho em gases é alta. Os dois efeitos empurram em direções opostas, e o resultado é a inversão de peso.

A consequência prática é onde concentrar esforço. Em uma rede de líquido, reduzir comprimento ou aumentar diâmetro costuma ser o caminho mais eficiente para derrubar perda de carga. Em uma rede de gás, revisar o número e o tipo de singularidades costuma render mais: trocar um cotovelo de raio curto por um de raio longo, eliminar uma curva desnecessária, escolher um captor com coeficiente menor, especificar o filtro certo em vez do mais barato. Na prática, o item isolado que mais pesa em uma rede de exaustão costuma ser o filtro, com perda da ordem de mil pascal em um sistema cuja soma de todos os dutos pode não chegar a quatrocentos.

A perda total do trecho é a soma das duas parcelas, 116,4 pascal, sendo cerca de 26% de perda distribuída e o restante de singularidades. Repare na ordem de grandeza frente à pressão atmosférica, que passa de 101 mil pascal. A variação calculada é pequena a ponto de ser difícil de medir com instrumento comum, e um manômetro em U com água é instrumento adequado para essa faixa, o que diz muito sobre a escala em que a ventilação trabalha. É justamente essa pequenez que torna a instalação tão determinante no desempenho real do ventilador.

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.