Perdas de carga na ventilação, como minimizá-las?

Para o correto funcionamento dos sistemas de ventilação mecânica e sua melhor otimização, um dos fenómenos que mais devemos ter em conta é o das perdas de carga. De isso dependerá o consumo dos ventiladores e a força necessária que requererá a instalação.

As perdas de carga são um fenómeno que procede da resistência do ar no sistema de ventilação, que é maior quanto mais grande é o fluxo de ar. Durante a passagem do ar desde que é impulsionado pelo ventilador até que chega ao seu destino final, produz-se uma maior ou menor resistência, originada pela fricção ao passar pelos condutos de ar e outro equipamento, como são os filtros, os silenciadores, a unidade de calor ou outros.

A perda de força do ar impulsionado por estas fricções é o que denominamos perdas de carga. Que sejam maiores ou menores dependerá em boa medida de uma correta instalação e desenho, evitando os percursos muito longos e as mudanças de secção que fazem perder força ao ar. Dessa planificação se logrará uma maior ou menor eficiência de ventilação, e em caso de não ter-se em conta se sofrerá um maior consumo energético por parte dos ventiladores.

Como calcular as perdas de carga e otimizar o sistema?

Com a finalidade de calcular o atrito do ar com os interiores dos condutos -o que chamamos fricção- devemos ter em conta diferentes aspectos.

• A distância total entre o ventilador e seu destino final. Quanto mais longo seja o conduto, mais força requererá.
• As mudanças de secção ou cotovelos. No momento em que o ar mudar de direção produzir-se-ão perdas de carga.
• O diâmetro dos condutos. A maior diâmetro, mais ar transportado.
• A velocidade do ar e sua densidade. É preciso que a força do ventilador seja exatamente a que precisa o sistema após ter calculado as perdas de carga.
• Rugosidade do revestimento interior do tubo.

Para calcular as perdas de carga costuma-se aplicar nomogramas, métodos de cálculo de geometria analítica e que são de grande ajuda para calcular estas perdas nos sistemas de ventilação. No entanto, ao originar-se da experiência e de sua utilização, o cálculo destes nomogramas é válido unicamente em condutos com os materiais mais comuns e a rugosidade mais utilizada.

O cálculo das perdas de carga estimadas em um sistema de ventilação fará com que possamos impulsionar o ar à velocidade necessária, sem ter que aumentar a potência do ventilador, além de evitar que não se ventile o suficiente. Em relação à velocidade que deveria adquirir o ar, têm-se em conta os seguintes valores:

• Ventilação em condutos a baixa velocidade: entre 6 e 12 m/s.
• Ventilação em condutos a alta velocidade: >12 m/s.

O cálculo da velocidade nos condutos de ventilação pode ser resolvido mediante a seguinte fórmula:

• V= L / (3600*F) (m/s)

Nesta fórmula, "L" representa a capacidade do ar em m³/hora. E "F" representa as mudanças de secção dos condutos em m^2.

As perdas de carga podem ser reduzidas mediante uma rede de condutos com menos mudanças de secção, já que o ar viaja a muito mais velocidade. É preferível uma maior comprimento em linha reta do que um sistema com muitos cruzamentos e cotovelos. Igualmente, se existem muitas zonas de ventilação conectadas com grelhas, o ventilador pode situar-se em uma zona central, já que assim se evita que chegar ao extremo mais distante requerer maior energia.

Para calcular as perdas de carga em sistemas de impulsão ou extração de ar, podemos usar o método de perda de carga constante. Realiza-se ao calcular os condutos de maneira que assumam a mesma perda de carga por unidade de comprimento ao longo de todo o percurso.

O mais comum neste método é encontrar uma primeira velocidade importante em função do máximo de ruído que se pode assumir. Como determinamos essa velocidade? Tomando como exemplo o conduto principal, que segue à impulsão desde que o recolhe do exterior ou dos filtros. Graças a esta velocidade que nos serve de ponto de partida, e conhecendo o caudal de ar que é necessário aportar, calcula-se a perda de carga unitária que deverá ser constante em toda a rede de condutos.

As perdas de carga trata-se de um fenómeno na ventilação que não podemos deixar de lado. É mais, trata-se dos aspectos a ter em conta mais importantes em uma instalação se queremos que seja verdadeiramente eficiente o sistema de ventilação mecânico. Se se evitam trajetos desnecessários do ar e traçados muito complexos, podemos ter um consumo dos ventiladores muito mais razoável e o ruído será assumível.