A fonte de calor de um aquecedor de duto é a superfície do elemento, e o calor é retirado pelo fluxo de ar. Onde o ar não alcança, a temperatura do elemento dispara; onde o ar corre rápido demais, a temperatura de saída fica baixa. A chamada falta de uniformidade de temperatura é, no fundo, uma distribuição desigual de velocidades.

A faixa razoável de velocidade na seção

Aquecedores de duto são normalmente projetados para 5–12 m/s. Abaixo de 5 m/s, o coeficiente de transferência de calor por convecção na superfície do elemento é baixo e a superfície pode superar a temperatura de saída em mais de 100°C, de modo que as aletas acumulam poeira e queimam. Acima de 12 m/s, a perda de carga e o ruído crescem nitidamente e a potência do ventilador aumenta.

Calcula-se como a vazão de ar dividida pela seção do duto. Para 20000 m³/h e um duto de 1.2×0.8 m, a velocidade é 20000/3600/(1.2×0.8) ≈ 5.8 m/s — baixa, mas utilizável, compensada por elementos mais longos ou menor carga superficial.

A disposição dos elementos define a uniformidade na seção

Os elementos não devem ficar apenas no centro do duto. O correto é distribuí-los de forma uniforme e desencontrada por toda a seção, deixando uma folga de passagem de 50–80 mm nas bordas para que o fluxo junto à parede não curto-circuite o aquecedor.

O número de camadas também importa. Uma única camada tem pequena área frontal, velocidade alta e um percurso curto de troca de calor; três camadas desencontradas turbilhonam o ar por completo e mantêm o ΔT de saída dentro de ±5°C. Com a mesma potência, mais camadas reduzem a carga superficial de cada elemento.

O trecho reto de entrada costuma ser ignorado

Se antes do aquecedor houver um cotovelo, uma redução ou a saída de um ventilador, o ar entra na seção de aquecimento com giro: muita vazão de um lado e pouca do outro. A prática normal é reservar 3–5 diâmetros equivalentes de duto reto ou instalar um endireitador de fluxo à frente do aquecedor.

Quando falta espaço numa reforma, o endireitador de fluxo é a solução rápida e barata: uma placa perfurada com 40%–50% de área livre, colocada 200–300 mm antes do aquecedor, reduz o desvio de velocidade de 30% para menos de 10%.

Como dispor a proteção contra sobretemperatura

Um único ponto de medição não basta. Use pelo menos três: centro da seção de saída, borda da saída e junto à superfície do elemento. Meça a temperatura superficial do elemento com um termopar com bainha fixado à parede do tubo, cortando a potência assim que o valor de ajuste for ultrapassado.

A chave de fluxo de ar deve ser intertravada com o ventilador. Se o ventilador parar e o aquecedor continuar energizado, os elementos ficam incandescentes em poucos minutos: é a causa mais frequente de acidentes em campo.

Um erro comum

Muitos projetos dimensionam pela «temperatura de saída» e ignoram a variação sazonal da temperatura de entrada. Com −5°C no inverno e 35°C no verão, a mesma potência dá 40°C de diferença na saída. Dimensione para o pior caso ou instale controle de potência por tiristores (SCR) para que a saída acompanhe automaticamente a temperatura de entrada.

A estrutura do aquecedor de duto em si não é complexa; o difícil é compatibilizá-la com ventilador, duto e sistema de controle. Qualquer desajuste entre esses três aparece como «temperatura desigual» ou «elementos queimados».