Perda de carga em dutos de exaustão é a pressão que o ar perde ao atravessar o sistema: o atrito nas paredes do duto, as curvas, as mudanças de seção e componentes como telas, filtros e lavadores. O exaustor precisa vencer essa soma. Quando a perda real é maior que a calculada no projeto, o exaustor entrega menos vazão do que o previsto.
O cálculo da perda de carga é uma das etapas do dimensionamento de um sistema de exaustão industrial.
O que é perda de carga
Para o ar se mover dentro de um duto, o exaustor cria uma diferença de pressão. Parte dessa pressão é consumida pelo próprio caminho: cada trecho e cada componente oferece resistência ao fluxo. Essa resistência é a perda de carga.
Em ventilação industrial, ela costuma ser expressa em mmCA (milímetros de coluna d'água); 1 mmCA equivale a cerca de 9,8 Pa. É a mesma unidade em que as tabelas de exaustores informam a pressão do ponto de operação.
De onde vem a perda de carga
Trechos retos de duto
O ar atrita com as paredes ao longo de todo o duto. A perda cresce com o comprimento, com a velocidade do ar e com a rugosidade da superfície. Para a mesma vazão, um diâmetro maior reduz a velocidade e a perda. Duto sujo ou com material depositado também perde mais.
Curvas, reduções e derivações
Cada mudança de direção ou de seção gera turbulência e consome pressão. Cotovelos de raio curto, reduções bruscas e derivações em T perdem mais que curvas de raio longo, reduções graduais e derivações com entrada inclinada. Em redes de captação com vários ramais, as derivações pesam no total.
Entrada e saída do ar
A boca de captação, a coifa ou o captor têm perda própria, que depende da forma da entrada. Na descarga, chapéus e proteções contra chuva também somam perda de carga.
Componentes no caminho do ar
- Telas de proteção e venezianas: somam perda mesmo em instalações sem duto, como no exaustor de parede.
- Dampers e registros: quanto mais fechados, maior a perda.
- Filtros: a perda de carga cresce à medida que o filtro suja. O exaustor deve ser selecionado para o filtro sujo, e não só para o filtro limpo.
- Lavador de gases: tem perda de carga própria, que depende da tecnologia (Spray, Torre Recheada ou Venturi) e entra no dimensionamento do exaustor.
Por que a perda de carga muda a vazão do exaustor
Todo exaustor tem uma curva: quanto maior a pressão que ele precisa vencer, menor a vazão que entrega. A instalação também tem a sua curva: quanto mais ar passa pela rede, maior a perda de carga. Num mesmo duto, a perda cresce aproximadamente com o quadrado da velocidade: dobrar a vazão multiplica a perda por cerca de quatro.
O exaustor trabalha no ponto em que as duas curvas se cruzam, o ponto de operação. Se a rede tiver mais perda do que a calculada, o ponto se desloca para uma vazão menor. Por isso a vazão de uma tabela de exaustores só vale junto com a pressão indicada ao lado dela.
Exemplo prático com um exaustor tubular
O exaustor axial direto AXD500-4P tem, na tabela Tecnolatina, ponto de operação de referência de 9.000 m³/h a 10 mmCA, com motor de 1,5 cv a 1.750 rpm.
- Se o trecho de duto, a tela e a descarga somam até 10 mmCA com 9.000 m³/h passando, o exaustor atende o ponto previsto.
- Se o projeto acrescentar curvas, um filtro e um trecho longo, e a soma passar de 10 mmCA nessa vazão, o mesmo exaustor entrega menos que 9.000 m³/h.
- Nesse caso, há três caminhos: reduzir a perda de carga da rede; escolher um modelo com mais pressão no ponto de operação, como o axial indireto AXI500-4P, de mesmo diâmetro (9.000 m³/h a 19 mmCA), conferido pela engenharia na curva do equipamento; ou passar para um exaustor centrífugo.
O exaustor centrífugo industrial TCI trabalha com pressão estática de até 300 mmCA em aço carbono e inox e de até 200 mmCA em polipropileno. Por isso costuma ser avaliado para redes com captores, filtros e lavadores. A comparação completa está em exaustor axial ou centrífugo.
Como reduzir a perda de carga do sistema
- Traçado curto e direto: menos metros de duto e menos mudanças de direção.
- Curvas de raio longo no lugar de cotovelos de raio curto.
- Reduções e ampliações graduais, sem degraus bruscos de seção.
- Diâmetro adequado: duto subdimensionado aumenta a velocidade do ar e a perda. Em sistemas que transportam pó, a velocidade também não pode cair demais, para o material não se depositar; esse equilíbrio é definido no projeto.
- Manutenção: troca dos filtros quando a perda de carga sobe e limpeza periódica de captores e dutos.
- Entradas de ar suficientes: sem reposição do ar retirado, o galpão fica em depressão. Essa depressão se soma à perda de carga e o exaustor perde vazão.
Erros comuns
- Selecionar pela vazão livre. A vazão sem nenhuma resistência não é a que a instalação vai ter.
- Calcular só com o filtro limpo. Com o filtro sujo, a vazão cai; o exaustor precisa ter pressão para essa condição.
- Acrescentar componentes depois da compra. Uma tela, um chapéu ou um trecho de duto a mais mudam o ponto de operação.
Quais dados enviar para o cálculo
- Vazão necessária ou os pontos de captação e suas dimensões.
- Traçado da rede: comprimentos, diâmetros, curvas, reduções e derivações.
- Componentes: telas, venezianas, dampers, filtros, lavador e tipo de descarga.
- O que o ar transporta e a temperatura máxima.
Confirme o cálculo com a engenharia
A perda de carga em dutos de exaustão define se o exaustor vai entregar a vazão prevista. Envie o traçado e os componentes da rede e fale com a engenharia da Tecnolatina: ela soma as perdas, define o ponto de operação e indica o exaustor axial ou centrífugo que atende a sua instalação.
