14.9: Viscosidade e turbulência

Objetivos de

• Explique o que é viscosidade
• Calcule o fluxo e a resistência com a lei de Poiseuille
• Explique como a pressão cai devido à resistência
• Calcule o número de Reynolds para um objeto que se move através de um fluido
• Use o número de Reynolds para um sistema para determinar se ele é laminar ou turbulento
• Descreva as condições sob as quais um objeto tem uma velocidade terminal

Em Aplicações das Leis de Newton, que introduziu o conceito de atrito, vimos que um objeto deslizando pelo chão com uma velocidade inicial e sem força aplicada repousa devido à força de atrito. O atrito depende dos tipos de materiais em contato e é proporcional à força normal. Também discutimos a resistência ao arrasto e ao ar no mesmo capítulo. Explicamos que em baixas velocidades, o arrasto é proporcional à velocidade, enquanto em altas velocidades, o arrasto é proporcional ao quadrado da velocidade. Nesta seção, apresentamos as forças de atrito que atuam nos fluidos em movimento. Por exemplo, um fluido que flui através de um tubo está sujeito à resistência, um tipo de atrito, entre o fluido e as paredes. O atrito também ocorre entre as diferentes camadas de fluido. Essas forças resistivas afetam a forma como o fluido flui através do tubo.

Viscosidade e fluxo laminar

Quando você se serve de um copo de suco, o líquido flui livremente e rapidamente. Mas se você derramar xarope de bordo em suas panquecas, esse líquido flui lentamente e gruda na jarra. A diferença é o atrito do fluido, tanto dentro do próprio fluido quanto entre o fluido e seus arredores. Chamamos essa propriedade de viscosidade dos fluidos. O suco tem baixa viscosidade, enquanto o xarope tem alta viscosidade.

A definição precisa de viscosidade é baseada em fluxo laminar ou não turbulento. A figura\(\PageIndex{1}\) mostra esquematicamente como o fluxo laminar e o turbulento diferem. Quando o fluxo é laminar, as camadas fluem sem se misturar. Quando o fluxo é turbulento, as camadas se misturam e velocidades significativas ocorrem em direções diferentes da direção geral do fluxo.

Figura\(\PageIndex{1}\): (a) O fluxo laminar ocorre em camadas sem mistura. Observe que a viscosidade causa arrasto entre as camadas, bem como com a superfície fixa. A velocidade próxima à parte inferior do fluxo (v _b) é menor que a velocidade próxima ao topo (v _t) porque, nesse caso, a superfície do recipiente de contenção está na parte inferior. (b) Uma obstrução na embarcação causa fluxo turbulento. O fluxo turbulento mistura o fluido. Há mais interação, maior aquecimento e mais resistência do que no fluxo laminar.

A turbulência é um fluxo de fluido no qual as camadas se misturam por meio de redemoinhos e redemoinhos. Tem duas causas principais. Primeiro, qualquer obstrução ou canto afiado, como em uma torneira, cria turbulência ao transmitir velocidades perpendiculares ao fluxo. Em segundo lugar, altas velocidades causam turbulência. O arrasto entre camadas adjacentes de fluido e entre o fluido e seus arredores pode formar redemoinhos e redemoinhos se a velocidade for grande o suficiente. Na Figura\(\PageIndex{2}\), a velocidade da fumaça acelerada atinge o ponto em que ela começa a girar devido ao arrasto entre a fumaça e o ar circundante.

Figura\(\PageIndex{2}\): A fumaça sobe suavemente por um tempo e depois começa a formar redemoinhos e redemoinhos. O fluxo suave é chamado de fluxo laminar, enquanto os redemoinhos e redemoinhos tipificam o fluxo turbulento. A fumaça sobe mais rapidamente quando flui suavemente do que depois de se tornar turbulenta, sugerindo que a turbulência representa mais resistência ao fluxo. (crédito: “Creativity103” /Flickr)

A figura\(\PageIndex{3}\) mostra como a viscosidade é medida para um fluido. O fluido a ser medido é colocado entre duas placas paralelas. A placa inferior é mantida fixa, enquanto a placa superior é movida para a direita, arrastando o fluido com ela. A camada (ou lâmina) do fluido em contato com qualquer uma das placas não se move em relação à placa, então a camada superior se move na velocidade v enquanto a camada inferior permanece em repouso. Cada camada sucessiva de cima para baixo exerce uma força sobre a camada abaixo dela, tentando arrastá-la, produzindo uma variação contínua na velocidade de v a 0, conforme mostrado. É tomado cuidado para garantir que o fluxo seja laminar, ou seja, as camadas não se misturem. O movimento na figura é como um movimento contínuo de cisalhamento. Os fluidos têm resistência ao cisalhamento zero, mas a taxa na qual são cisalhados está relacionada aos mesmos fatores geométricos A e L que a deformação por cisalhamento para sólidos. No diagrama, o fluido está inicialmente em repouso. A camada de fluido em contato com a placa móvel é acelerada e começa a se mover devido ao atrito interno entre a placa móvel e o fluido. A próxima camada está em contato com a camada móvel; como há atrito interno entre as duas camadas, ela também acelera e assim por diante através da profundidade do fluido. Também há atrito interno entre a placa estacionária e a camada mais baixa de fluido, próxima à placa da estação. A força é necessária para manter a placa em movimento a uma velocidade constante devido ao atrito interno.

Figura\(\PageIndex{3}\): Medição da viscosidade do fluxo laminar de fluido entre duas placas da área A. A placa inferior é fixa. Quando a placa superior é empurrada para a direita, ela arrasta o fluido junto com ela.

É necessária uma força F para manter a placa superior na Figura\(\PageIndex{3}\) se movendo a uma velocidade constante v, e experimentos mostraram que essa força depende de quatro fatores. Primeiro, F é diretamente proporcional a v (até que a velocidade seja tão alta que ocorra turbulência — então é necessária uma força muito maior e ela tem uma dependência mais complicada de v). Segundo, F é proporcional à área A da placa. Essa relação parece razoável, pois A é diretamente proporcional à quantidade de fluido que está sendo movido. Em terceiro lugar, F é inversamente proporcional à distância entre as placas L. Essa relação também é razoável; L é como um braço de alavanca, e quanto maior o braço da alavanca, menor a força necessária. Quarto, F é diretamente proporcional ao coeficiente de viscosidade. Quanto maior\(\eta\) a viscosidade, maior a força necessária. Essas dependências são combinadas na equação

\[F = \eta \frac{vA}{L} \ldotp\]

Essa equação nos dá uma definição funcional da viscosidade do fluido\(\eta\). Resolvendo\(\eta\) doações

\[\eta = \frac{FL}{vA} \label{14.17}\]

que define a viscosidade em termos de como ela é medida. A unidade SI de viscosidade é\(\frac{N\; \cdotp m}{[(m/s)m^{2}]}\) = (N/m ²) s ou Pa • s. A tabela\(\PageIndex{1}\) lista os coeficientes de viscosidade para vários fluidos. A viscosidade varia de um fluido para outro em várias ordens de magnitude. Como era de se esperar, as viscosidades dos gases são muito menores do que as dos líquidos, e essas viscosidades geralmente dependem da temperatura.

Tabela\(\PageIndex{1}\): Coeficientes de viscosidade de vários fluidos

Fluido	Temperatura (°C)	Viscosidade\(\eta \times 10^{3}\)
Ar	0	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0.0171
	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0.0181
	40	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0.0190
	100	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0,0218
Amônia	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0.00974
Dióxido de carbono	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0.0147
Hélio	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0.0196
Hidrogênio	0	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0,0090
Mercúrio	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0,0450
Oxigênio	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0.0203
Vapor	100	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0.0130
Água líquida	0	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">1.792
	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">1.002
	37	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0,6947
	40	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0.653
	100	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0.282
Sangue inteiro	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">3.015
	37	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">2.084
Plasma sanguíneo	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">1.810
	37	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">1.257
Álcool etílico	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">1,20
Metanol	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">0,584
Óleo (máquina pesada)	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">660
Óleo (motor, SAE 10)	30	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">200
Óleo (azeitona)	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">138
Glicerina	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">1500
Querida	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">2000-10000
Xarope de ácer	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">2000-3000
Leite	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">3.0
Óleo (milho)	20	\ (\ eta\ times 10^ {3}\)” style="text-align:center;” class="lt-phys-4714">65

Fluxo laminar confinado a tubos: Lei de Poiseuille

O que causa o fluxo? A resposta, não surpreendentemente, é uma diferença de pressão. Na verdade, existe uma relação muito simples entre fluxo horizontal e pressão. A vazão\(Q\) está na direção de alta para baixa pressão. Quanto maior o diferencial de pressão entre dois pontos, maior a vazão. Essa relação pode ser declarada como

\[Q = \frac{p_{2} - p_{1}}{R}\]

onde\(p_1\) e\(p_2\) estão as pressões em dois pontos, como em cada extremidade de um tubo, e\(R\) é a resistência ao fluxo. A resistência\(R\) inclui tudo, exceto a pressão, que afeta a vazão. Por exemplo,\(R\) é maior para um tubo longo do que para um tubo curto. Quanto maior a viscosidade de um fluido, maior o valor de\(R\). A turbulência aumenta muito o R, enquanto o aumento do diâmetro de um tubo diminui\(R\).

Se a viscosidade for zero, o fluido não terá atrito e a resistência ao fluxo também será zero. Comparando o fluxo sem atrito em um tubo com o fluxo viscoso, como na Figura\(\PageIndex{4}\), vemos que, para um fluido viscoso, a velocidade é maior no meio da corrente devido ao arrasto nos limites. Podemos ver o efeito da viscosidade na chama de um queimador de Bunsen [parte (c)], mesmo que a viscosidade do gás natural seja pequena.

Figura\(\PageIndex{4}\): (a) Se o fluxo de fluido em um tubo tiver uma resistência insignificante, a velocidade é a mesma em todo o tubo. (b) Quando um fluido viscoso flui através de um tubo, sua velocidade nas paredes é zero, aumentando constantemente até o máximo no centro do tubo. (c) O formato da chama de um queimador Bunsen é devido ao perfil de velocidade através do tubo. (crédito c: modificação da obra de Jason Woodhead)

A resistência R ao fluxo laminar de um fluido incompressível com viscosidade\(\eta\) através de um tubo horizontal de raio uniforme r e comprimento l, é dada por

\[R = \frac{8 \eta l}{\pi r^{4}} \ldotp \label{14.18}\]

Essa equação é chamada de lei da resistência de Poiseuille, batizada em homenagem ao cientista francês J. L. Poiseuille (1799—1869), que a derivou na tentativa de entender o fluxo de sangue pelo corpo.

Vamos examinar a expressão de Poiseuille para R para ver se ela faz um bom sentido intuitivo. Vemos que a resistência é diretamente proporcional à viscosidade do fluido\(\eta\) e ao comprimento l de um tubo. Afinal, ambos afetam diretamente a quantidade de atrito encontrada — quanto maior, maior a resistência e menor o fluxo. O raio r de um tubo afeta a resistência, o que novamente faz sentido, porque quanto maior o raio, maior o fluxo (todos os outros fatores permanecem os mesmos). Mas é surpreendente que r seja elevado à quarta potência na lei de Poiseuille. Esse expoente significa que qualquer alteração no raio de um tubo tem um efeito muito grande na resistência. Por exemplo, dobrar o raio de um tubo diminui a resistência em um fator de 2 ⁴ = 16.

Em conjunto\(Q = \frac{p_{2} - p_{1}}{R}\),\(R = \frac{8 \eta l}{\pi r^{4}}\) dê a seguinte expressão para a taxa de fluxo:

\[Q = \frac{(p_{2} - p_{1}) \pi r^{4}}{8 \eta l} \ldotp \label{14.19}\]

Essa equação descreve o fluxo laminar através de um tubo. Às vezes é chamada de lei de Poiseuille para fluxo laminar, ou simplesmente lei de Poiseuille (Figura\(\PageIndex{5}\)).

Figura\(\PageIndex{5}\): A lei de Poiseuille se aplica ao fluxo laminar de um fluido incompressível de viscosidade η através de um tubo de comprimento l e raio r. A direção do fluxo é de maior para menor pressão. A vazão Q é diretamente proporcional à diferença de pressão p ₂ − p ₁ e inversamente proporcional ao comprimento l do tubo e à viscosidade\(\eta\) do fluido. A taxa de fluxo aumenta com o raio em um fator de r ⁴.

Exemplo 14.8: Usando vazão - Sistemas de ar condicionado

Um sistema de ar condicionado está sendo projetado para fornecer ar a uma pressão manométrica de 0,054 Pa a uma temperatura de 20 °C. O ar é enviado através de um conduíte redondo isolado com um diâmetro de 18,00 cm. O conduíte tem 20 metros de comprimento e está aberto para uma sala à pressão atmosférica de 101,30 kPa. A sala tem um comprimento de 12 metros, uma largura de 6 metros e uma altura de 3 metros. (a) Qual é a vazão volumétrica através do tubo, assumindo o fluxo laminar? (b) Estime o período de tempo para substituir completamente o ar na sala. (c) Os construtores decidem economizar dinheiro usando um conduíte com diâmetro de 9,00 cm. Qual é a nova taxa de fluxo?

Estratégia

Assumindo o fluxo laminar, a lei de Poiseuille afirma que

\[Q = \frac{(p_{2} - p_{1}) \pi r^{4}}{8 \eta l} = \frac{dV}{dt} \ldotp \nonumber\]

Precisamos comparar o raio da artéria antes e depois da redução da vazão. Observe que recebemos o diâmetro do conduíte, então devemos dividir por dois para obter o raio.

Solução

1. Assumindo uma diferença de pressão constante e usando a viscosidade\(\eta = 0.0181\; mPa\; \cdotp s\), $ $ Q =\ frac {(0,054\; Pa) (3,14) (0,09\; m) ^ {4}} {8 (0,0181\ times 10^ {-3}\; Pa\;\ cdotp s) (20\; m)} = 3,84\ times 10^ {-3}\; m^ {3} /s\ ldotp$$
2. Assumindo fluxo constante\(Q = \frac{dV}{dt} \approx \frac{\Delta V}{\Delta t}\) $$\ Delta t =\ frac {\ Delta V} {Q} =\ frac {(12\; m) (6\; m) (3\; m)} {3,84\ times 10^ {-3}\; m^ {3} /s} = 5,63\ times 10^ {4}\; s = 15,63\; hr\ ldotp\ nonumber$$
3. Usando fluxo laminar, a lei de Poiseuille produz $ $ Q =\ frac {(0,054\; Pa) (3,14) (0,045\; m) {4}} {8 (0,0181\ times 10^ {-3}\; Pa\;\ cdotp s) (20\; m)} = 22,40\ times 10^ {-4}\; m^ {3} /s\ lDotp$$Assim, o raio do conduíte diminui pela metade e reduz a taxa de fluxo para 6,25% do valor original.

Significância

Em geral, assumindo o fluxo laminar, diminuir o raio tem um efeito mais dramático do que alterar o comprimento. Se o comprimento for aumentado e todas as outras variáveis permanecerem constantes, a vazão diminuirá:

\[\begin{split} \frac{Q_{A}}{Q_{B}} & = \frac{\frac{(p_{2} - p_{1}) \pi r_{A}^{4}}{8 \eta l_{A}}}{\frac{(p_{2} - p_{1}) \pi r_{B}^{4}}{8 \eta l_{B}}} = \frac{l_{B}}{l_{A}} \\ Q_{B} & = \frac{l_{A}}{l_{B}} Q_{A} \ldotp \end{split} \nonumber\]

Duplicar o comprimento reduz a vazão para metade da vazão original.

Se o raio for reduzido e todas as outras variáveis permanecerem constantes, a taxa de fluxo de volume diminuirá em um fator muito maior.

\[\begin{split} \frac{Q_{A}}{Q_{B}} & = \frac{\frac{(p_{2} - p_{1}) \pi r_{A}^{4}}{8 \eta l_{A}}}{\frac{(p_{2} - p_{1}) \pi r_{B}^{4}}{8 \eta l_{B}}} = \left(\dfrac{r_{A}}{r_{B}}\right)^{4} \\ Q_{B} & = \left(\dfrac{r_{B}}{r_{A}}\right)^{4} Q_{A} \end{split}\]

Cortar o raio pela metade diminui a vazão para um décimo sexto da vazão original.

Fluxo e resistência como causas de quedas de pressão

A pressão da água nas residências às vezes é menor do que o normal em períodos de uso intenso, como dias quentes de verão. A queda na pressão ocorre no cano de água antes que ele chegue a casas individuais. Vamos considerar o fluxo através da tubulação de água, conforme ilustrado na Figura\(\PageIndex{6}\). Podemos entender por que a pressão p ₁ na casa cai durante períodos de uso intenso reorganizando a equação da taxa de fluxo:

\[\begin{align} Q & = \frac{p_{2} - p_{1}}{R} \\[4pt] p_{2} - p_{1} & = RQ . \label{EQ5} \end{align}\]

Nesse caso,\(p_2\) a pressão na água funciona e\(R\) é a resistência da tubulação de água. Durante períodos de uso intenso, a vazão\(Q\) é grande. Isso significa que também\(p_2 − p_1\) deve ser grande. Portanto,\(p_1\) deve diminuir. É correto pensar no fluxo e na resistência como fazendo com que a pressão caia de p ₂ para p ₁. A equação p ₂ − p ₁ = RQ é válida tanto para fluxos laminares quanto turbulentos.

Figura\(\PageIndex{6}\): Durante períodos de uso intenso, há uma queda significativa de pressão em uma tubulação de água, e o p ₁ fornecido aos usuários é significativamente menor do que o p ₂ criado na fábrica de água. Se o fluxo for muito pequeno, a queda de pressão é insignificante e p ₂ ≈ p ₁.

Também podemos usar a Equação\ ref {EQ5} para analisar quedas de pressão que ocorrem em sistemas mais complexos nos quais o raio do tubo não é o mesmo em todos os lugares. A resistência é muito maior em locais estreitos, como em uma artéria coronária obstruída. Para uma determinada vazão Q, a queda de pressão é maior onde o tubo é mais estreito. É assim que as torneiras de água controlam o fluxo. Além disso, R é grandemente aumentado pela turbulência, e uma constrição que cria turbulência reduz muito a pressão a jusante. A placa em uma artéria reduz a pressão e, portanto, o fluxo, tanto por sua resistência quanto pela turbulência que ela cria.

Medindo a turbulência

Um indicador chamado número de Reynolds\(N_R\) pode revelar se o fluxo é laminar ou turbulento. Para fluxo em um tubo de diâmetro uniforme, o número de Reynolds é definido como

\[N_{R} = \frac{2 \rho vr}{\eta}\; (flow\; in\; tube) \label{14.20}\]

onde\(\rho\) está a densidade do fluido, v sua velocidade,\(\eta\) sua viscosidade e\(r\) o raio do tubo. O número de Reynolds é uma quantidade adimensional. Experimentos revelaram que\(N_R\) está relacionado ao início da turbulência. Para N _R abaixo de cerca de 2000, o fluxo é laminar. Para\(N_R\) acima de cerca de 3000, o fluxo é turbulento.

Para valores\(N_R\) entre cerca de 2000 e 3000, o fluxo é instável, ou seja, pode ser laminar, mas pequenas obstruções e rugosidade da superfície podem torná-lo turbulento e pode oscilar aleatoriamente entre laminar e turbulento. Na verdade, o fluxo de um fluido com um número de Reynolds entre 2000 e 3000 é um bom exemplo de comportamento caótico. Um sistema é definido como caótico quando seu comportamento é tão sensível a algum fator que é extremamente difícil de prever. É difícil, mas não impossível, prever se o fluxo é turbulento ou não quando o número de Reynold de um fluido cai nessa faixa devido à dependência extremamente sensível de fatores como rugosidade e obstruções na natureza do fluxo. Uma pequena variação em um fator tem um efeito exagerado (ou não linear) no fluxo.

Exemplo 14.9: Usando a taxa de fluxo - fluxo turbulento ou fluxo laminar

No Exemplo 14.8, descobrimos que a taxa de fluxo de volume de um sistema de ar condicionado é Q = 3,84 x 10 ⁻³ m ³ /s. Este cálculo pressupôs fluxo laminar.

1. Essa foi uma boa suposição?
2. Em que velocidade o fluxo se tornaria turbulento?

Estratégia

Para determinar se o fluxo de ar através do sistema de ar condicionado é laminar, primeiro precisamos encontrar a velocidade, que pode ser encontrada por

\[Q = Av = \pi r^{2} v \ldotp \nonumber\]

Em seguida, podemos calcular o número de Reynold, usando a equação abaixo, e determinar se ele está na faixa do fluxo laminar

\[R = \frac{2 \rho vr}{\eta} \ldotp \nonumber \]

Solução

1. Usando os valores fornecidos: $$\ begin {split} v & =\ frac {Q} {\ pi r^ {2}} =\ frac {3,84\ times 10^ {-3}\; m^ {3} /s} {3.14 (0,09\; m) ^ {2}} = 0,15\; m/s\\ R & =\ frac {2\ rho vr} {\ eta} = 0,15\; m/s\\ R & =\ frac {2\ rho vr} {\ eta} = 0,15\; m/s\\ R & =\ frac {2\ rho vr} {\ eta} = 0,15\ frac {2 (1,23\; kg/m^ {3}) (0,15\; m/s) (0,09\; m)} {0,0181\ times 10^ {-3}\; Pa\;\ cdotp s} = 1835\ ldotp\ end {split} $$Desde os Reynolds o número é 1835 < 2000, o fluxo é laminar e não turbulento. A suposição de que o fluxo era laminar é válida.
2. Para encontrar a velocidade máxima do ar para manter o fluxo laminar, considere o número de Reynold. $$\ begin {split} R & =\ frac {2\ rho vr} {\ eta}\ leq 2000\\ v & =\ frac {2000 (0,0181\ times 10^ {-3}\; Pa\;\ cdotp s)} {2 (1,23\; kg/m^ {3}) (0,09\; m)} = 0,16\; m/s\ ldotp\ final {split} $$

Significância

Ao transferir um fluido de um ponto para outro, é desejável limitar a turbulência. A turbulência resulta em energia desperdiçada, pois parte da energia destinada a mover o fluido é dissipada quando os redemoinhos são formados. Nesse caso, o sistema de ar condicionado se tornará menos eficiente quando a velocidade ultrapassar 0,16 m/s, pois esse é o ponto em que a turbulência começará a ocorrer.