Por que dimensionar reservatorio de ar comprimido em vazao volumetrica e armadilha?

Essa pergunta apareceu de novo em sala. Um aluno relatou que passou anos nas utilidades industriais sem conseguir calcular o tempo que um cilindro de cinco metros cubicos sustenta um processo de solda TIG. A conta nunca fechava.

Note que, para liquidos, vazao volumetrica funciona bem. A massa especifica e estavel, o volume e estavel, o calculo segue direto.

Para gases a historia muda. Mesmo em regime permanente, a vazao volumetrica de um sistema com ar comprimido nunca e constante. Aumentou pressao, cai a vazao. Caiu pressao, sobe a vazao. A massa, porem, se conserva. E e ai que entra a vazao massica.

Na pratica, a relacao e direta:

- vazao massica = rho . velocidade . area
- para liquidos: rho constante, tanto faz medir em massa ou em volume
- para gases: rho varia com pressao e temperatura, e so vazao massica fecha a conta

E ai vem o cuidado com catalogo. Compressor em FAD (vazao de ar livre) parece muito mais robusto que o mesmo compressor em vazao efetiva. Comparar fabricantes na referencia errada e o erro classico do comprador desavisado.

Isso depende de termodinamica, nao de bom senso. Por isso existe o pulmao, o reservatorio. Sua funcao e manter a pressao dentro de uma faixa aceitavel por um tempo aceitavel. Nunca constante.

No video abaixo destrincho vazao massica vs volumetrica em gases, com o caso do cilindro de TIG e a logica de dimensionamento do reservatorio de ar comprimido.