Tecnologia de ar comprimido
Tecnologia de ar comprimido 3
Conteúdo
1. Tecnologia de ar comprimido	 4
O ar comprimido.....................................
Tecnologia de ar comprimido4
1 Tecnologia de ar comprimido
O ar comprimido
O ar comprimido é usado como condutor de
energi...
Tecnologia de ar comprimido 5
Pressão Indicada – p33 g
[barg]
A pressão indicada é a pressão efetiva sobre a
pressão atmos...
Tecnologia de ar comprimido6
Se o volume é diminuído para uma temperatura
constante, conseqüentemente a pressão cai.
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Volume normal do fluxo Vstan33
[Nl/min, Nm3
/min, Nm3
/h]
O volume normal do fluxo é medid...
Tecnologia de ar comprimido8
Compressor de fluxo radial33
Compressores de fluxo radial são máquinas dinâ-
micas onde o ar ...
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Compressor de parafuso33
Esse tipo de compressor possui dois rotores em
forma de parafusos q...
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Compressor de pistão33
Compressor de pistão é um compressor de deslo-
camento oscilante. Com...
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Tipos de Compressores
Tipo Símbolo
Diagrama
funcional
Pressão [bar]
Vol. do
fluxo[m3
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Regulagem de pressão
O objetivo da regulagem da pressão é minimizar o
consumo de energia e m...
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4Condicionamento
do ar comprimido
As impurezas do ar normalmente não podem ser
percebidas p...
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Partículas sólidas no ar comprimido33
Eficácia do uso de ar comprimido em sistemas
pneumátic...
Tecnologia de ar comprimido 15
Secagem
O ar atmosférico contém certa quantidade de
vapor de água. O conteúdo varia depende...
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Secagem por alta compressão33
No caso de alta compressão, o ar é comprimido
acima da pressão...
Tecnologia de ar comprimido 17
Secagem por absorção33
No caso de secagem por absorção, o vapor de
água é eliminado por uma...
Tecnologia de ar comprimido18
Instalação depois do reservatório33
Vantagens:
Favorável dimensionamento do secador33
O seca...
Tecnologia de ar comprimido 19
Volume de fluxo33
O volume máximo de fluxo de ar de um filtro
sempre refere-se ao valor da ...
Tecnologia de ar comprimido20
Filtro de alto desempenho33
Se um processo necessita de alta qualidade do ar
comprimido, ent...
Tecnologia de ar comprimido 21
5Dimensionamento do
sistema de ar comprimido
Invariavelmente, o usuário deve determinar a
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Tecnologia de ar comprimido22
Erros de cálculo33
Apesar de cálculos cuidadosos, em alguns casos
o dimensionamento estimado...
Tecnologia de ar comprimido 23
Visto que sempre existem perdas de pressão em
sistemas de ar comprimido, o usuário tem que
...
Tecnologia de ar comprimido24
Operações que dependem em grande parte de ar
comprimido podem garantir seus fornecimentos
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Tecnologia de ar comprimido 25
Rede de ar
Um sistema centralizado de fornecimento de ar
comprimido requer uma rede que ali...
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7 Sistema de distribuição em forma de anel (sistema fechado)
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Rede de fornecimento
Se possível, as redes de fornecimento de ar
comprimido devem ser insta...
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Essa fórmula mostra que a velocidade do fluxo é
inversamente proporcional à secção de corte....
Tecnologia de ar comprimido 29
Fatores de correção da rede33
Acessórios, cotovelos e conexões dobradas
aumentam a resistên...
Tecnologia de ar comprimido30
11 Dimensionamento da rede
EWL-PN007/G
100,0
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16,5
12...
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Campinas — SP
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  1. 1. Tecnologia de ar comprimido
  2. 2. Tecnologia de ar comprimido 3 Conteúdo 1. Tecnologia de ar comprimido 4 O ar comprimido..................................................4 Benefícios do sistema..........................................4 Fundamentos físicos............................................4 Símbolos de unidades e fórmula..........................5 Características físicas de desempenho do ar comprimido.................................................5 2. Geração de ar comprimido 7 Compressores dinâmicos.....................................7 Compressores de deslocamento positivo ou volumétrico.....................................................8 3. Regulagem de pressão 11 Regulagem de pressão.......................................12 4. Condicionamento do ar comprimido 13 Classes de qualidade de ar comprimido conforme DIN ISO 8573-1 ...........................................................................13 Resfriamento......................................................14 Secagem.............................................................15 Filtragem............................................................18 5. Dimensionamento do sistema de ar comprimido 21 Tamanho de compressor....................................22 Volume do Reservatório.....................................24 Rede de ar..........................................................25 Rede de fornecimento........................................27 Tubulações.........................................................30
  3. 3. Tecnologia de ar comprimido4 1 Tecnologia de ar comprimido O ar comprimido O ar comprimido é usado como condutor de energia em áreas de aplicação industriais ao lado de outros condutores como: fluídos em sistemas hidráulicos e energia elétrica em sistemas elétri- cos. Todos esses condutores de energia têm algo em comum: A capacidade de armazenamento de suas33 energias é o produto do volume por unidade de tempo e pressão (voltagem no caso de eletricidade) O desempenho do ar comprimido como condutor de energia é aumentado quando: Houver maior disponibilidade desta energia33 por unidade de tempo Houver aumento da pressão33 Benefícios do sistema Vantagens do sistema de ar comprimido Os sistemas de ar comprimido têm vantagens em comparação a outros sistemas de energia que os tornam mais úteis em certas aplicações. Fonte de energia33 Ar existe em abundância e está disponível em todos os lugares. Em uma troca normal de pro- cesso, como é o caso de sistemas hidráulicos, ele não é necessário. Isso reduz as despesas e a necessidade de manutenção e ainda otimiza o tempo de trabalho. Ar comprimido não deixa para trás impurezas como, por exemplo, as provenientes de defeito na tubulação; ele as carrega consigo. Transporte da energia33 Ar comprimido pode ser transportado em tubula- ções (rede) por longas distâncias. Isso favorece a instalação de uma central de geração de ar compri- mido, a qual fornece o ar necessário para os pontos de consumo, com pressão de trabalho constante (sistema fechado). Dessa forma, a energia prove- niente do ar comprimido pode ser distribuída por longas distâncias. Nenhuma linha de retorno de ar é necessária, já que a exaustão de ar é feita pela abertura de descarga. Armazenamento de energia33 Ar comprimido pode, sem dificuldades, ser armaze- nado em reservatórios. Se um reservatório é insta- lado em um sistema de fornecimento de ar compri- mido, o compressor somente começará a funcionar se a pressão do ar cair abaixo de um valor crítico. Além disso, a reserva de pressão disponível no reservatório permite, ainda por algum tempo, a realização de um trabalho iniciado, após o sistema provedor de energia deixar de trabalhar. Se as necessidades de desempenho das ferramen- tas pneumáticas não forem muito altas, garrafas/ tubos de ar comprimido transportáveis podem ser usadas em lugares que não tenham o sistema de fornecimento de ar comprimido instalado. Fundamentos físicos Para compreender a tecnologia de ar comprimido é necessário ter informações sobre seus funda- mentos físicos. Os aspectos mais importantes são: Definição de ar comprimido33 Símbolos de unidades e fórmulas33 Características físicas de desempenho33 Definição de ar comprimido33 Ar comprimido é ar atmosférico pressurizado, o qual é condutor de energia térmica e fluxo de energia. Ar comprimido pode ser armazenado e transpor- tado por tubulações, assim como pode executar trabalhos através da conversão de energia em motores e cilindros. As características mais importantes que se refe- rem à pressão são: Pressão atmosférica33 Pressão indicada33 Pressão absoluta33 Pressão Atmosférica – p33 amb [bar] A pressão atmosférica é gerada pelo peso do ar atmosférico que nos cerca, e depende da densi- dade e da quantidade de ar. Os seguintes valores aplicam-se ao nível do mar: 1.013 mbar = 1.01325 bar = 760 mm/Hg [Torr] = 101.325 Pa Abaixo de condições constantes, a pressão atmosférica diminui com altitude crescente da localização medida.
  4. 4. Tecnologia de ar comprimido 5 Pressão Indicada – p33 g [barg] A pressão indicada é a pressão efetiva sobre a pressão atmosférica. Na tecnologia de ar compri- mido, a pressão é normalmente especificada como pressão indicada em “bar” e sem o índice “g”. Pressão Absoluta – p33 abs [bar] A pressão absoluta “pabs ” é a somatória da pres- são atmosférica “pamb ” e a pressão indicada “pg ”. A pressão é especificada em Pascal [Pa] de acordo com o Sistema Internacional SI. Porém, em termos práticos, a designação “bar” ainda é comum. 1 Pressão Absoluta PüPu Pamb Pabs 100% Vácuo Subpressão EWL-D004/P Pressão barométrica Pamb = pressão ambiente Pu = subpressão Po = pressão efetiva Pabs = pressão absoluta Símbolos de unidades e fórmulas Símbolos de unidades e de fórmulas na tecnolo- gia de ar comprimido são derivados das unidades básicas. As unidades mais importantes estão na tabela a seguir. Unidades físicas Unidade Símbolo de fórmula Símbolo de unidade Denominação Compri- mento l m metro Superfície A m2 metro quadrado Volume V m3 metro cúbico (1) Massa m kg kilograma Densidade kg/m3 kilograma/ metro cúbico Tempo t s segundo Tempera- tura T K kelvin Força F N newton Pressão p bar (Pa) bar (pascal) Velocidade v m/s metro/ segundo Trabalho W J joule Potência P W watt Freqüência f Hz hertz Características físicas de desempenho do ar comprimido As características físicas de desempenho do ar comprimido são determinadas por: Temperatura33 Volume33 Pressão33 Volume do fluxo33 Características do fluxo33 As correlações são descritas como seguem. Características de temperatura-volume-33 pressão A temperatura especifica a condição física de um objeto. Essa característica é indicada em graus centígrados (ºC) ou convertida em kelvin (k). T[K] = t [ºC] + 273,15 Se a temperatura é aumentada para um volume constante, conseqüentemente a pressão se eleva. P0 T0 ___ = ___ p1 T1 Pressão efetiva
  5. 5. Tecnologia de ar comprimido6 Se o volume é diminuído para uma temperatura constante, conseqüentemente a pressão cai. p0 x V0 = p1 x V1 Se a temperatura é aumentada em pressão cons- tante, conseqüentemente o volume aumenta. V0 T0 ___ = ___ V1 T1 Volume33 O resultado de volume, por exemplo, das dimen- sões de um reservatório de ar comprimido, de um cilindro ou de uma rede, é medido em litros (l) ou em metros cúbicos (m3 ) a uma temperatura de 20 ºC e 1 bar. Volume sob condições normais33 O volume sob condições normais é medido com base em condições físicas normalizadas pela norma DIN 1343. Isto é 8% menos que o volume medido a 20 ºC. 760 Torr = 1,01325 barabs = 101.325 Pa 273,15 K = 0 ºC Volume de trabalho Vop [Bl, Bm33 3 ] O volume em condições de trabalho é medido de acordo com as condições físicas atuais. Tempera- tura, pressão atmosférica e umidade devem ser levadas em consideração como pontos de refe- rência. O volume de trabalho é sempre especifi- cado em conjunto com a pressão de referência, ex.: - 1m33 3 a 7 barg significa que 1m3 de ar sem compressão é comprimido a 7barg = 8barabs e acresce somente 1/8 do volume original. Volume do fluxo V [l/min, m33 3 /min, m3 /h] O volume do fluxo de ar é o volume (l ou m3 ) por unidade de tempo (minutos ou horas). A distin- ção é feita considerando as informações abaixo, referentes à geração de ar comprimido (com- pressor): Volume do fluxo do deslocamento do pistão33 (capacidade de entrada) Volume do fluxo (volume fornecido)33 Volume do fluxo do deslocamento do33 pistãoVpdf [l/min, m3 /min, m3 /h] (capacidade de entrada) O volume do fluxo do deslocamento do pistão é uma quantidade calculada para o pistão compres- sor. Isso resulta do produto do volume do cilindro (deslocamento do pistão), a velocidade do com- pressor (número de ciclos) e o número de cilin- dros de entrada. O volume do fluxo do deslocamento do pistão é especificado em l/min, m3 /min ou alternativa- mente em m3 /h. 2 Volume de fluxo 8 barabs1 barabs Volume de fluxo + 8% = Volume normal de fluxo EWL-D005/P 20 ºC 0 ºC Volume do fluxo V [l/min, m33 3 /min, m3 /h] (volume de fornecimento) Ao contrário do volume do fluxo do deslocamento do pistão, o volume do fluxo não é um valor calculado, mas a pressão medida na saída do compressor, a qual volta a ser calculada para definir sua (compressor) capacidade de entrada. O volume do fluxo é definido de acordo com as normas VDMA 4362, DIN 1945, ISO 1217 ou PN2CPTC2 e especificado em l/min, m3 /min ou alternativamente em m3 /h. O volume do fluxo efetivo, ex.: volume de forneci- mento necessário, é uma informação essencial para o dimensionamento do compressor.
  6. 6. Tecnologia de ar comprimido 7 2 Volume normal do fluxo Vstan33 [Nl/min, Nm3 /min, Nm3 /h] O volume normal do fluxo é medido exatamente como o volume do fluxo. Contudo, isso não se refere à condição de entrada, mas sim a um valor teórico de referência. Em condição física normal, os valores teóricos são: Temperatura = 273,15 K (0 ºC)33 Pressão = 1,01325bar (760 mm Hg)33 Densidade do ar = 1,294 kg/m33 3 (ar seco) Volume do fluxo de trabalho Vop33 [Bl/min, Bm3 /min, Bm3 /h] O volume do fluxo de trabalho especifica o volume efetivo do fluxo do ar comprimido. Para possibilitar a comparação do volume do fluxo de trabalho com outros volumes de fluxo, é necessá- rio sempre especificar a pressão do ar compri- mido junto com a unidade dimensional Bl/min, Bm3 /min ou alternativamente Bm3 /h. Geração de ar comprimido Compressores são usados para a geração de ar comprimido. Para eleger o mais apropriado com- pressor de ar, informações como valores de pressão e volume de ar comprimido necessário por unidade de tempo devem ser conhecidas. Compressor de ar comprimido33 De acordo com seus princípios funcionais, com- pressores de ar comprimido são divididos em: Compres. dinâmicos33 Compres. deslocamento positivo33 Diferentes tipos de compressores estão disponí- veis nestas categorias com características pró- prias, as quais têm que ser levadas em conta no momento da escolha. Compressores dinâmicos Compressores dinâmicos ou turbocompressores são baseados exclusivamente no princípio rota- cional de trabalho. Para a geração de ar compri- mido são usados: Compressores de fluxo axial33 Compressores de fluxo radial33 Os compressores dinâmicos ou turbocompresso- res possuem duas peças principais: o impelidor e o difusor. O impelidor é uma peça rotativa munida de pás que transfere ao ar a energia recebida de um acionador. Essa transferência de energia se faz em parte na forma cinética e em outra parte na forma de calor. Posteriormente, o escoamento estabelecido no impelidor é recebido por uma peça fixa denominada difusor, cuja função é promover a transformação da energia cinética do ar em calor, com conseqüente ganho de pressão. Os compressores dinâmicos efetuam o processo de compressão de maneira contínua e, portanto, correspondem exatamente ao que se denomina, em termodinâmica, um volume de controle. Compressor de fluxo axial33 Compressores de fluxo axial são máquinas dinâ- micas onde o ar flui em direção axial, alternativa- mente via uma turbina rotativa com lâminas fixas. Primeiramente o ar é acelerado e depois compri- mido. Os canais das lâminas formam um difusor, onde a energia cinética do ar criada pela sua circulação é desacelerada e convertida em ener- gia pressurizada. As características típicas dos compressores de fluxo axial são: Fornecimento uniforme33 Ar sem óleo33 Sensível à troca de carga33 Fornecimento de baixa pressão33
  7. 7. Tecnologia de ar comprimido8 Compressor de fluxo radial33 Compressores de fluxo radial são máquinas dinâ- micas onde o ar é dirigido para o centro de uma roda de lâmina giratória (turbina). Por causa da força centrífuga, o ar é impelido para a periferia. A pressão é aumentada conduzindo o ar através de um difusor antes de alcançar a próxima lâmina. Assim, a energia cinética (energia de velocidade) é convertida em pressão estática. As característi- cas básicas dos compressores de fluxo radial são as mesmas do compressor de fluxo axial. Compressores de deslocamento positivo ou volumétrico Os compressores de deslocamento positivo ou volumétrico trabalham com ajuda de rotação assim como do movimento alternado do pistão. Nesses compressores, a elevação de pressão é conseguida através da redução do volume ocu- pado pelo ar. Na operação dessas máquinas podem ser identificadas diversas fases, que constituem o ciclo de funcionamento: inicial- mente, certa quantidade de ar é admitida no interior de uma câmara de compressão, que então é fechada e sofre redução de volume. Finalmente, a câmara é aberta e o ar liberado para consumo. Trata-se, pois, de um processo intermitente, no qual a compressão propriamente dita é efetuada em sistema fechado, isto é, sem qualquer contato com a sucção e a descarga. Conforme iremos constatar logo adiante, pode haver algumas diferenças entre os ciclos de funcio- namento das máquinas dessa espécie, em função das características específicas de cada uma. Os tipos de compressores mais usados nesta categoria são: Compressores de palhetas33 Compressores de parafuso33 Compressores de lóbulo33 Compressores de anel líquido33 Eles são caracterizados pelo largo processo de compressão contínua de ar, em alguns casos com pulsação mais ou menos distintiva. Os tipos comuns de construção de compressores com o princípio de movimentos alternados são: Compressores de pistão33 Compressores de diafragma33 Compressores sem pistão33 As características comuns de compressores do tipo deslocamento positivo ou volumétrico são suas pequenas capacidades volumétricas e forne- cimento de altas pressões. Compressor de palhetas33 O compressor de palhetas possui um rotor ou tambor central que gira excentricamente em relação à carcaça. Esse tambor possui rasgos radiais que se prolongam por todo o seu compri- mento e nos quais são inseridas palhetas retangu- lares. Quando o tambor gira, as palhetas deslocam-se radialmente sob a ação da força centrífuga e se mantêm em contato com a carcaça. O ar penetra pela abertura de sucção e ocupa os espaços definidos entre as palhetas. Devido à excentrici- dade do rotor e às posições das aberturas de sucção e descarga, os espaços constituídos entre as palhetas vão se reduzindo de modo a provocar a compressão progressiva do ar. A variação do volume contido entre duas palhetas vizinhas, desde o fim da admissão até o início da descarga, define, em função da natureza do ar e das trocas térmicas, uma relação de compressão interna fixa para a máquina. Assim, a pressão do ar no momento em que é aberta a comunicação com a descarga poderá ser diferente da pressão reinante nessa região. O equilíbrio é, no entanto, quase instantaneamente atingido e o ar descarregado. As principais características desse tipo de com- pressor são: baixo ruído, fornecimento uniforme de ar, pequenas dimensões, manutenção simples, porém de alto custo, baixa eficiência.
  8. 8. Tecnologia de ar comprimido 9 Compressor de parafuso33 Esse tipo de compressor possui dois rotores em forma de parafusos que giram em sentido contrá- rio, mantendo entre si uma condição de engrena- mento. A conexão do compressor com o sistema se faz através das aberturas de sucção e descarga, diametralmente opostas. O ar penetra pela aber- tura de sucção e ocupa os intervalos entre os filetes dos rotores. A partir do momento em que há o engrenamento de um determinado filete, o ar nele contido fica fechado entre o rotor e as pare- des da carcaça. A rotação faz então com que o ponto de engrenamento vá se deslocando para a frente, reduzindo o espaço disponível para o ar e provocando a sua compressão. Finalmente, é alcançada a abertura de descarga, e o ar é libe- rado. A relação de compressão interna do com- pressor de parafuso depende da geometria da máquina e da natureza do ar, podendo ser dife- rente da relação entre as pressões do sistema. As características de um compressor de parafuso são: Unidade de dimensões reduzidas33 Fluxo de ar contínuo33 Baixa temperatura de compressão33 (no caso de resfriamento por óleo) Compressor de lóbulos ou roots33 Esse compressor possui dois rotores que giram em sentido contrário, mantendo uma folga muito pequena no ponto de tangência entre si e com relação à carcaça. O ar penetra pela abertura de sucção e ocupa a câmara de compressão, sendo conduzido até a abertura de descarga pelos rotores. O compressor de lóbulos, embora sendo classifi- cado como volumétrico, não possui compressão interna. Os rotores apenas deslocam o ar de uma região de baixa pressão para uma região de alta pressão. Essa máquina, conhecida originalmente como soprador “Roots”, é um exemplo típico do que se pode caracterizar como um soprador, uma vez que é oferecida para elevações muito pequenas de pressão. Raramente empregado com fins industriais, esse equipamento é, no entanto, de baixo custo e pode suportar longa duração de funcionamento sem cuidados de manutenção. As características do compressor de lóbulos ou “roots” são: Não há pistão rotativo33 Não necessita de lubrificação33 O ar é isento de óleo33 Sensível com pó e areia33 Compressor de anel líquido33 Compressores de anel líquido são compressores de deslocamento rotativo. Um eixo com lâminas radiais rígidas, as quais correm dentro da carcaça excêntrica, faz o líquido de vedação girar. Um anel líquido é formado, o qual veda as áreas de funcionamento entre as lâminas e a carcaça. As mudanças de volume são causadas pela excentri- cidade da rotação do eixo e como resultado o ar é levado para dentro e é comprimido e descarre- gado. Normalmente, a água é usada como líquido de vedação. As propriedades desses compresso- res são: O ar é isento de óleo33 Baixa sensibilidade contra sujeira33 Baixa eficiência33 Um líquido separador é necessário porque o33 líquido auxiliar é bombeado continuamente na câmara de pressão
  9. 9. Tecnologia de ar comprimido10 Compressor de pistão33 Compressor de pistão é um compressor de deslo- camento oscilante. Compressores de pistão levam o ar através do movimento do pistão (para cima e para baixo) – comprime e descarrega. Esses processos são controlados por válvulas de entrada e de descarga. Diferentes pressões são geradas por vários está- gios de compressão em série e pelo uso de vários cilindros, e assim podem produzir diferentes volumes de ar. As características desse tipo de compressor são: Alta eficiência33 Alta pressão33 Os compressores de pistão podem ser construí- dos em vários modelos e com diferente posicio- namento do cilindro como: posicionamentos vertical, horizontal, em V, em W ou horizontal- mente oposto. Compressor de diafragma33 O compressor de diafragma é um compressor de deslocamento oscilante. Compressores de dia- fragma usam eixos de ligação e diafragmas elásti- cos para compressão. Ao contrário dos compres- sores de pistão, cujo pistão move-se de um lado para outro entre duas posições, o compressor de diafragma é induzido a mover-se em oscilações não-lineares. O diafragma é fixo por sua extremi- dade e é movimentado pelo eixo de ligação. O comprimento deste depende da deformação do diafragma. As características de um compressor de dia- fragma são: Cilindro de grande diâmetro33 Movimento curto do diafragma33 Econômico no caso de pequenos volumes de33 fornecimento e baixas pressões Geração de vácuo33 Compressor sem pistão33 O compressor sem pistão é um compressor de deslocamento oscilante. Seu funcionamento é baseado no mesmo princípio de um motor diesel de dois tempos com um compressor fixo. O ar comprimido age nos pistões em posição de ponto morto, os impele para o interior e liga o compressor. Por isso o gás de combustão no cilindro do motor é comprimido e quando o combustível injetado dá ignição, os pistões são separados novamente. O ar fechado é compri- mido. Depois que o ar exigido escapou, a maioria do ar comprimido é eliminado por uma válvula mantenedora de pressão. As válvulas de entrada começam a levar mais ar. As características de um compressor sem pistão são: Alta eficiência33 Operação sem vibração33 Princípio de trabalho simples33
  10. 10. Tecnologia de ar comprimido 11 3 Tipos de Compressores Tipo Símbolo Diagrama funcional Pressão [bar] Vol. do fluxo[m3 /h] Compressor de pistão tronco 10 (1 fase) 35 (2 fases) 120 600 Compressor de cabeçote cruzado 10 (1 fase) 35 (2 fases) 120 600 Compressor de diafragma baixa pequeno Compressor s/ pistão Uso limitado como gerador de gás Compressor de palhetas 16 4.500 Compressor de anel líquido 10 Compressor de parafuso 22 750 Compressor de lóbulos ou roots 1,6 1.200 Compressor de fluxo axial 10 200.000 Compressor de fluxo radial 10 200.000 Regulagem de pressão No sistema de ar comprimido a distinção é feita entre as seguintes faixas de pressão: Baixa, Média, Alta e Ultra-alta. Faixa de pressão baixa até 10 bar33 É a faixa de utilização mais comum entre os profissionais independentes e a produção indus- trial para ferramentas pneumáticas. Faixa de pressão média até 15 bar33 Tipicamente usada em sistemas de ar para cons- trução de veículos e manutenção. Faixa de pressão alta até 40 bar33 Usada em máquinas de sopro no processamento de plástico, para ligar grandes motores diesel e para testar redes de fornecimento de ar. Faixa de pressão ultra-alta até 400 bar33 Preferida para aplicações especiais como equipa- mentos de mergulho e respiração, assim como compressão e armazenagem de gases técnicos.
  11. 11. Tecnologia de ar comprimido12 Regulagem de pressão O objetivo da regulagem da pressão é minimizar o consumo de energia e maximizar a disponibili- dade do ar. Aplicam-se diferentes variáveis controladas, dependendo de tipo, grandeza e área de aplica- ção: A pressão de descarga (pressão de sistema)33 A pressão de entrada33 O volume de fluxo descarregado33 A energia elétrica consumida pelo motor do33 compressor A umidade atmosférica deixada pelo compressor33 A regulagem da pressão de descarga do compres- sor é a variável mais importante se comparada às outras variáveis controladas. Definições de pressão33 No contexto de regulagem da pressão, é impor- tante saber as definições fundamentais de pressão em um sistema de ar comprimido. As definições mais importantes são descritas a seguir: Sistema de pressão ps [bar33 g ] O sistema de pressão ps é a pressão produzida na saída do compressor após o retorno da válvula. Pressão-limite p33 max [barg ] A pressão-limite pmax é a pressão na qual o com- pressor corta o fornecimento de ar. A pressão- limite pmax deveria, no caso de compressores com pistão, ser aproximadamente 20% maior que a pressão mínima (ex.: pressão mínima 8 bar, pres- são-limite 10 bar). No caso de compressores de parafuso, a pressão- limite pmax deveria ser de 0,5 a 1,0 bar mais alta que a pressão mínima (ex.: pressão mínima 9 bar, pressão-limite 10 bar). Pressão objetivo p33 sT [barg ] O sistema de pressão objetivo psT é a pressão mínima que tem que existir no sistema de forneci- mento. 5 Sistema de ar comprimido, métodos de controle Var.2Var.1 Caract. de pressão Caract. de pressão Caract. de pressão tVtV Caract. de energia elétrica Caract. de energia elétrica L130% L2 L0 0% 100% [kW ] [t] [t] PNS PMIN PMAX [P] L130% L2 L0 0% 100% [kW ] [t] [t] PN PNS PMIN PMAX [P] L2 L0 0% 100% [kW ] [t] [t] PN PNS PMIN PMAX [P] Caract. de energia elétrica Controle inativo Controle liga / desliga Controle liga / desliga atrasado EWL-D016/P PN = Sistema de pressão PNS = Sistema de pressão de valor objetivo PMIN = Pressão mínima de entrada PMAX = Pressão-limite de fornecimento L0 = Ponto morto L1 = Operação s/ carga L2 = Operação c/ carga Tv = Elemento de tempo Pressão interna p33 i [barg ] A pressão interna pi refere-se à pressão interna no compressor de pistão helicoidal até a pressão mínima na válvula de retorno. Pressão de entrada p33 min [barg ] A pressão mínima de entrada pmin é pressão na qual o compressor corta a entrada novamente. A pressão mínima de entrada deve ser ao menos 0,5 bar mais alta que o valor da pressão do sis- tema p.
  12. 12. Tecnologia de ar comprimido 13 4Condicionamento do ar comprimido As impurezas do ar normalmente não podem ser percebidas por olhos humanos. Não obstante, elas são capazes de interferir no funcionamento seguro do sistema de fornecimento de ar comprimido, bem como das ferramentas pneumáticas. Um metro cúbico (1m3 ) de ar contém uma variedade de impurezas como, por exemplo: Até 180 milhões de partículas de sujeira, de33 tamanho entre 0,01 e 100 µ m De 5 a 40 g/m33 3 de água na forma de umidade atmosférica 0,01 a 0,03 mg/m33 3 de óleos minerais e hidro- carbonetos Resíduos de metais pesados como: cádmio,33 mercúrio e ferro Compressores pegam não somente o ar atmosférico, mas também as suas impurezas, as quais podem estar em alta concentração. Com uma compressão de 10 barg (10 bar de pressão medida = 11 bar absoluto), a concentra- ção de partículas de sujeira aumenta 11 vezes. Um metro cúbico (1m3 ) de ar comprimido pode conter neste caso até 2 bilhões de partículas de sujeira, considerando ainda as impurezas adicio- nadas ao ar pelo próprio compressor, como óleo lubrificante por exemplo. Se todas essas impurezas e mesmo a água conti- das no ar atmosférico permanecem no ar compri- mido, conseqüências negativas podem surgir e certamente afetam o sistema de ar e as ferramen- tas que se utilizarão desse ar. Classes de qualidade de ar comprimido conforme DIN ISO 8573-1 A qualidade do ar comprimido está dividida em diferentes classes atendendo às necessidades de sua aplicação. Isso ajuda o usuário a definir as suas necessidades e selecionar os componentes de condicionamento específicos. A norma está baseada nas especificações dos fabricantes, os quais determinam os valores limitantes permissíveis com referência à pureza do ar para os sistemas de ar comprimido de seus equipamentos. A norma DIN ISO 8573-1 define as classes de qualidade do ar comprimido com referência a: Tamanho e densidade das partículas33 Definição de valores máximos de tamanho e concentração de partículas sólidas que o ar comprimido pode conter. Conteúdo de óleo33 Definição da quantidade residual de aspersão de óleo e hidrocarboneto que o ar comprimido pode conter. Ponto de vapor da pressão33 Definição da temperatura mínima na qual o ar comprimido pode ser esfriado sem precipitação do vapor de água contido como produto de con- densação. O ponto de vapor de pressão varia com a pressão atmosférica. Impurezas no ar Ambiente Média mg/m3 Limite mg/m3 Natural 15 50 Cidades 50 100 Área Industrial 100 500 Área de produção 200 900 Classe Máx. água residual Máx. pó residual Máx. óleo contido mg/m3 Água residual g/m3 Pressão ponto vapor ºC Concentração de pó mg/m3 Tamanho de partículas mg/m3 1 0,003 - 70 0,1 0,1 0,01 2 0,117 - 40 1 1 0,1 3 0,88 - 20 5 5 1 4 5,953 + 3 8 15 5 5 7,732 + 7 10 40 25 6 9,356 + 10 - - -
  13. 13. Tecnologia de ar comprimido14 Partículas sólidas no ar comprimido33 Eficácia do uso de ar comprimido em sistemas pneumáticos: pó e outras partículas produzem abrasão. Se as partículas formam uma pasta em conjunto com o óleo ou graxa, esse efeito (abrasão) será reforçado. Em particular, partículas fisicamente prejudiciais e partículas quimicamente agressivas podem se tornar um problema. Óleo no ar comprimido33 O uso de óleo “reutilizado” em um sistema pneumá- tico, por tornar-se mais resinoso, tem como conse- qüência a redução do diâmetro da mangueira e até o bloqueio do sistema de fornecimento de ar. Água no ar comprimido33 A água promove a corrosão nos sistemas pneumá- ticos favorecendo o aparecimento de vazamentos na rede. Nas ferramentas pneumáticas, ela difi- culta a lubrificação dos componentes, resultando em defeitos mecânicos. Em baixas temperaturas a água pode congelar dentro da rede de forneci- mento de ar comprimido e causar danos por congelamento da rede, redução da passagem de ar nas mangueiras e bloqueio do fornecimento de ar. Por isso, o condicionamento do ar comprimido é importante e tem as seguintes vantagens: Resfriamento Todos os processos de compressão geram calor. O aumento de temperatura depende da pressão de saída do compressor. Quanto mais alta a pressão de saída, mais alta será a temperatura de com- pressão. As normas de prevenção de acidentes especificam que a temperatura de saída de com- pressão não deve exceder um valor definido (nor- malmente entre 160 ºC e 200 °C). Por essa razão, a maior parte do calor de compressão deve ser dissipada. Temperaturas excessivas do ar compri- mido são um risco ao sistema e ao operador, porque uma pequena parte do óleo utilizado para lubrificação entra na circulação de ar comprimido na forma de óleo residual durante a compressão. Esse óleo residual é inflamável. Sendo assim, é possível que ocorra um incêndio na rede de ar ou no compressor. De certas temperaturas em diante, o ar compri- mido é altamente explosivo, visto que contém muito mais oxigênio por volume que ar ambiente. Presença de água no ar Temperaturas negativas Temperaturas positivas Ponto de vapor ºC Umidade máx. g/m3 Ponto de vapor ºC Umidade máx. g/m3 Ponto de vapor ºC Umidade máx. g/m3 - 5 3,2380 0 4,868 5 6,790 - 10 2,1560 10 9,356 - 15 1,3800 15 12,739 - 20 0,8800 20 17,148 - 25 0,5500 25 22,830 - 30 0,3300 30 30,078 - 35 0,1980 35 39,286 - 40 0,1170 40 50,672 - 45 0,0670 45 64,848 - 50 0,0380 50 82,257 - 55 0,0210 55 103,453 - 60 0,0110 60 129,020 - 70 0,033 70 196,213 - 80 0,0006 80 290,017 - 90 0,0001 90 417,935
  14. 14. Tecnologia de ar comprimido 15 Secagem O ar atmosférico contém certa quantidade de vapor de água. O conteúdo varia dependendo do tempo e do lugar e é conhecido como umidade atmosférica. A qualquer temperatura, um volume específico de ar pode conter somente uma quan- tidade limitada de vapor de água. Se a tempera- tura é aumentada, mais água por volume pode ser armazenada. Se a temperatura é baixada, o vapor de água já não pode ser retido, então precipita na forma de condensação. O volume de vapor de água é conhecido como “umidade”. Esse termo cobre as seguintes condi- ções subordinadas: Umidade máxima33 Umidade absoluta33 Umidade relativa33 Ponto de vapor atmosférico33 Ponto de pressão do vapor33 Umidade máxima – f33 max [g/m3 ] A umidade máxima fmax (quantidade saturada) é definida como o volume máximo de vapor de água que 1 m3 de ar pode conter a uma certa tempera- tura. Umidade absoluta – f [g/m33 3 ] A umidade absoluta f é definida como o volume de vapor de água atualmente contido em 1 m3 de ar. Umidade relativa –33  [%] A umidade relativa  está definida como a razão entre a umidade absoluta e a umidade máxima. Considerando que a umidade máxima fmax é tem- peratura-dependente, a umidade relativa varia com a temperatura, até mesmo se a umidade absoluta permanece constante. Enquanto o ar é esfriado até o ponto de vapor, a umidade relativa aumenta a 100%. Ponto de vapor atmosférico – [ºC]33 O ponto de vapor atmosférico é definido como a temperatura até a qual o ar atmosférico (1 barabs ) pode ser resfriado sem precipitação de água. O ponto de vapor atmosférico é de importância secundária nos sistemas de ar comprimido. Ponto de pressão do vapor – [ºC]33 O ponto de pressão do vapor é definido como a temperatura até a qual o ar comprimido pode ser resfriado sem precipitação da condensação. O ponto de pressão do vapor é dependente da pressão da descarga. Se a pressão cai, o ponto de pressão do vapor também cai. São usados diagramas para determinar o ponto de pressão do vapor do ar comprimido depois da compres- são. O ar sempre contém água na forma de vapor. Considerando que o ar é compressível e a água não é, a água precipitará na forma de produto da condensação durante a compressão. A umidade máxima do ar depende da tempera- tura e do volume. Em nenhum momento depende da quantidade. Métodos de secagem do ar33 O ar comprimido pode ser secado através de métodos diferentes. Os seguintes métodos são possíveis: Condensação:33 é a secagem do ar pela separa- ção da água com temperatura mais baixa que a do ponto de vapor Difusão:33 é a secagem do ar pela transferência de moléculas Absorção:33 é a secagem do ar através de desu- midificação Métodos por condensação33 A separação da água através da condensação é possível com os seguintes métodos: Alta compressão33 Processo criogênico (de baixa temperatura)33
  15. 15. Tecnologia de ar comprimido16 Secagem por alta compressão33 No caso de alta compressão, o ar é comprimido acima da pressão exigida antes de ser resfriado e descomprimido à pressão de trabalho. Princípio de trabalho: com o aumento da pressão e decréscimo do volume, o ar armazena cada vez menos água. Durante a fase de pré-compressão e com alta pressão, uma quantidade muito grande de condensação é precipitada. O produto da condensação é retirado promovendo a redução da umidade absoluta do ar. Então o ar que foi altamente comprimido anteriormente é agora descomprimido e a umidade relativa com a pres- são do ponto de vapor cai. Esse processo tem as seguintes características: Técnica simples com volume fixo de fluxo33 Nenhum equipamento criogênico (de resfria-33 mento) e de secagem muito elaborado Econômico somente para volumes pequenos33 de fornecimento Alto consumo de energia33 Secagem criogênica (por baixas temperaturas)33 Ao diminuir as temperaturas, a capacidade do ar para armazenar água é reduzida. Para reduzir seu nível de umidade, o ar comprimido pode ser resfriado a baixas temperaturas através de um secador criogênico. Princípio de trabalho: o ar comprimido é res- friado por um fluido criogênico em um trocador de calor. Através desse processo, o vapor de água precipita na forma de condensação. O volume condensado varia conforme as diferenças de temperaturas do ar comprimido de entrada e de saída. Esse processo tem as seguintes características: Alta eficiência econômica33 Alta eficiência de secagem33 Baixa perda de pressão no secador33 Secagem por difusão33 O princípio do secador de diafragma está base- ado no fato de que a água penetra em uma fibra oca especialmente coberta com velocidade 20.000 vezes mais rápida que o ar. O secador de diafragma consiste de um diafragma com feixe de milhares de fibras ocas. Essas fibras ocas são feitas de plástico rígido resistente a temperatura e a pressão. Sua superfície interna é coberta por uma camada extremamente fina de um segundo tipo de plástico. As fibras ocas (diafragmas) são encaixadas dentro de um tubo de tal forma que os canais internos das fibras são mantidos aber- tos até seu final. Princípio de trabalho: o ar comprimido úmido flui por dentro das fibras ocas (fluxo interno). O vapor de água contido no ar comprimido sai pelas paredes dessas fibras. Do fluxo principal (de ar seco) do compressor, uma corrente de ar é expur- gada e descomprimida. Visto que a umidade atmosférica máxima depende do volume, a umi- dade atmosférica relativa cai e o ar expurgado se torna muito seco. O fluxo/corrente de ar seco expurgado ao redor das fibras assegura a concentração do vapor de água. A corrente de ar expurgada pode escapar sem ser filtrada, por isso o secador de diafragma requer um filtro onde são depositadas as partícu- las de até 0,01 µm. No caso de instalação desse filtro diretamente depois do compressor, o filtro requer precipitador contra fluxo tipo ciclone. Esse processo tem as seguintes características: Reduzida contaminação do ar33 Baixa perda de pressão no secador33 Construção compacta33 Secador pode ser instalado como parte do33 sistema fornecedor de ar Não requer manutenção33 Não há parte móvel no secador33 Não há depósito de condensação33 Não há custo de energia adicional33 Silencioso33 Não requer produto refrigerante33 Não há mecanismo motriz33
  16. 16. Tecnologia de ar comprimido 17 Secagem por absorção33 No caso de secagem por absorção, o vapor de água é eliminado por uma reação química com um agente dessecativo higroscópico (que identi- fica a umidade do ar). Como a capacidade de absorção do agente dessecativo diminui com o tempo, ele tem que ser renovado periodicamente. Há diferenças entre três tipos de dessecativo. Os dessecativos solúveis liquidificam com absorção progressiva. Os dessecativos sólidos e líquidos reagem com o vapor de água sem mudar o efeito de ação. Princípio de trabalho: no caso de absorção, o ar comprimido flui de cima para baixo através de uma camada de agente dessecativo. Por esse meio, uma parte do vapor de água é carregada pelo dessecativo. Um conversor escoa o vapor de água condensado para um reservatório no chão. Dessa forma, a pressão do ponto de vapor cai de 8 a 12%. As características deste processo são: Baixa temperatura de entrada33 Alto efeito corrosivo do agente33 O ar comprimido seco pode levar o agente33 dessecativo para o interior do sistema de fornecimento de ar, causando corrosão consi- derável Não há necessidade de nenhum abasteci-33 mento externo de energia Instalação do secador33 Existem duas possibilidades básicas para instalar um secador de ar comprimido, as quais têm suas próprias características: Antes do reservatório de ar (entrada)33 Depois do reservatório de ar (saída)33 Instalação antes do reservatório33 Vantagens: Ar seco no reservatório33 Sem precipitação de água no reservatório33 Qualidade uniforme do ar comprimido33 A pressão do ponto de vapor permanece33 inalterada até mesmo no caso de consumo abrupto de grandes volumes Desvantagens: O secador deve ser dimensionado para suprir33 o volume efetivo total de fornecimento do fluxo do compressor No caso de baixo consumo, o secador é fre-33 qüentemente subdimensionado Secagem intermitente do ar comprimido33 Isto força o secador33 Não é possível a secagem parcial de um fluxo33 necessário de ar Alto volume de condensação de água33 Em fábricas que possuam múltiplos compres-33 sores, cada compressor requer um secador 6 Método de secagem de ar comprimido Tipo de secagem Método Agente de secagem Condensação Alta compressão Resfriamento Difusão Diafragma / membrana Absorção Absorção Agente de secagem sólido Solvente dessecativo Líquido dessecativo Adsorção Regeneração fria Regeneração interna aquecida Regeneração externa aquecida Regeneração a vácuo
  17. 17. Tecnologia de ar comprimido18 Instalação depois do reservatório33 Vantagens: Favorável dimensionamento do secador33 O secador pode ser dimensionado para suprir33 o consumo necessário de ar comprimido ou secar só um fluxo parcial necessário de ar comprimido Volume do fluxo não intermitente33 Ar comprimido de entrada com baixa tempera-33 tura, o ar comprimido terá a oportunidade de resfriar-se mais adiante dentro do reservatório Baixo volume de condensação33 Desvantagens: A condensação ocorre no reservatório – risco33 de corrosão No caso de consumo abrupto de alto volume,33 o secador é forçado demais A pressão do ponto de vapor do ar compri-33 mido aumenta Na maioria dos casos, é recomendado instalar o secador depois do reservatório de ar comprimido. Razões especialmente econômicas favorecem essa decisão. Normalmente, pode-se instalar um secador pequeno que é utilizado para temperatu- ras mais altas. Descarte do produto da condensação33 Onde quer que haja um depósito para a armaze- nagem do produto da condensação no sistema de ar comprimido, este tem que ser desviado de alguma maneira. Se isso não for feito, o fluxo de ar carregará de volta essa condensação para o sistema de ar. Devido a seu alto grau de contaminação pela condensação de poluentes, esse material se torna altamente prejudicial ao meio ambiente e tem que ser descartado profissionalmente e com respon- sabilidade ambiental. Filtragem Conhecimento de diversos fatores, como p.ex. a quantidade de ar, é extremamente necessário para a seleção de um filtro adequado em um sistema de ar comprimido. São eles: Capacidade de separação do filtro33 Concentração de partículas33 Queda de pressão33 Volume do fluxo de ar33 Capacidade de separação do filtro33 A capacidade de separação do filtro indica a diferença na concentração de partículas sujas antes e depois do filtro. A capacidade de separa- ção do filtro é medida pela eficiência do filtro. Por isso, o filtro tem sempre que especificar o tamanho mínimo dos grãos/impurezas (em microns - µm) que ele é capaz de eliminar. Concentração de partículas33 A concentração de partículas é normalmente medida pelo peso contido por volume de ar com- primido (/m3 ). No caso de baixas concentrações, a concentração é determinada contando as partícu- las por unidade de volume (Z/cm3 ). Em particular, a capacidade de separação dos filtros de alto desempenho é determinada contando as partícu- las por unidade de volume. O esforço para medir com suficiente precisão o peso por unidade de volume seria muitíssimo alto. Queda de pressão33 A queda de pressão é a variação da pressão devido à fluidez antes e depois do filtro. A queda de pressão no filtro é aumentada pelo acúmulo de pó e partículas sujas no filtro. A queda de pressão para elementos de filtro novos ocorre entre 0,02 e 0,2 bar, dependendo do tipo de filtro. O limite economicamente permissível da queda de pressão ocorre em aproximadamente em 0,6 bar. Para determinar a queda de pressão, os filtros são normalmente equipados com um medidor que indica a diferença de pressão. Se a queda de pressão exceder o limite definido, o filtro deve ser limpo ou o elemento de filtro deve ser substituído.
  18. 18. Tecnologia de ar comprimido 19 Volume de fluxo33 O volume máximo de fluxo de ar de um filtro sempre refere-se ao valor da pressão básica pg = 7 bar. Variação de pressão muda o volume máximo de fluxo do filtro. As mudanças do volume de fluxo podem ser calculadas facilmente usando-se os fatores de conversão apropriados. Tipos de filtro33 Dependendo do acúmulo de impurezas e da quali- dade de ar comprimido exigida, os seguintes tipos de filtro são usados: Precipitador tipo ciclone33 Filtro preliminar33 Filtro de alto desempenho33 Filtro de carvão ativado33 Esses filtros são freqüentemente utilizados em combinação entre si. Precipitador tipo ciclone33 Um precipitador tipo ciclone trabalha baseado no princípio de inércia de massa. Consiste em um inserto “vórtex” (como o centro de um ciclone) e um dispositivo de coleta. O inserto “vortex” é construído de tal forma que faz com que o ar comprimido entre em movi- mento circular. Componentes do ar (sólidos e líquidos) são, por inércia de suas massas, impeli- dos contra a parede interna do dispositivo de coleta. Esse processo separa as partículas pesa- das de impurezas, bem como as gotículas de água. O material separado flui através de um defletor de desvio que puxa o fluxo de ar enviando o líquido depositado e partículas para dentro do reservatório coletor. Do dispositivo de coleta, os materiais / impurezas separados podem ser escoados automática ou manualmente e assim descartados e/ou reciclados por profis- sionais capacitados. As características desse tipo de secador são: Separação quase que completa da água33 Filtragem de partículas pesadas de impurezas33 A velocidade do fluxo de ar aumenta a capaci-33 dade de filtragem Filtro preliminar33 Este tipo de filtro elimina impurezas sólidas contidas no ar comprimido de tamanho aproxi- mado até 3 µm, enquanto óleo e água são elimi- nados somente em pequenas quantidades. Con- tudo, os filtros preliminares aliviam a carga dos filtros de alto desempenho e secadores no caso de condições muito drásticas de impurezas. Se não há alta necessidade com relação à quali- dade do ar comprimido, este pode fazer a filtra- gem sem a necessidade de um filtro fino. Princípio de trabalho: os filtros preliminares trabalham baseados no princípio de filtragem de superfície. Eles têm efeito puramente de peneira. Os tamanhos de seus poros indicam o tamanho mínimo de partículas que podem ser filtradas. As impurezas permanecem na superfície externa do elemento filtrante. O fluxo de ar passa através do filtro no sentido de dentro para fora. Dessa forma, uma reversão no sentido do fluxo de ar fará com que as partículas de impurezas depositadas entupam a parte interna do elemento filtrante. O acúmulo de partículas sólidas na superfície do filtro impedirá totalmente a efetiva filtragem do ar. Sua característica principal é: Pode ser reutilizado, visto que as partículas33 separadas permanecem na superfície do elemento filtrante, o qual pode ser limpo.
  19. 19. Tecnologia de ar comprimido20 Filtro de alto desempenho33 Se um processo necessita de alta qualidade do ar comprimido, então filtros de alto desempenho também são necessários. Eles reduzem o óleo residual contido no ar com- primido para 0,01 mg/m3 e por isso podem pro- duzir e fornecer tecnicamente o ar comprimido sem óleo. As partículas de impurezas de até 0,01 µm são filtradas com eficiência de 99,9999%. Três mecanismos-chave cooperam para esse desempenho são eles: Contato direto:33 Partículas grandes e gotas de líquidos têm contato direto com as fibras do material filtrante e são retidas. Impacto:33 Partículas e gotas batem nas fibras do material filtrante e rebatem, desviando-se de seu fluxo normal e então são absorvidas pela próxima fibra. Difusão:33 Partículas pequenas e muito peque- nas se agregam, de acordo com a lei de movi- mento molecular, formando assim partículas de maior tamanho, as quais são eliminadas. Princípio de trabalho: filtros de alto desempenho trabalham com base no princípio de filtragem de profundidade. Filtros de profundidade consistem em fibras muito finas que formam uma textura porosa. A separação de partículas acontece durante o percurso que o ar comprimido faz sobre o ele- mento de filtro. O fluxo de ar circula, nos filtros de profundidade, de dentro para fora. O óleo e a água são depositados nas lãs das fibras enquanto o ar flui pelo filtro. O fluxo de ar direciona o vapor e as gotas maiores, através do filtro, para fora. Pela força de gravidade, a condensação é cole- tada para um reservatório do filtro. As suas características são: Separação de quase 100% do óleo em estado33 de fluido. Vapores de óleo não são separados. A eficiência de filtragem cai com o aumento da33 temperatura de trabalho. O aumento de temperatura de +20 °C a +30 °C sempre permitirá a entrada de 5 vezes mais fluxo de óleo pelo filtro Pode ser reciclado33 Filtro de carvão ativado33 Depois da aplicação de filtros de alto desempe- nho e secadores, a técnica de ar comprimido sem a presença de óleo ainda conterá a presença de hidrocarboneto, como também vários odores e aromas. Essas substâncias residuais podem provocar, em muitas aplicações de ar compri- mido, problemas de produção, desvantagens de qualidade e aborrecimentos causados pelo mau cheiro. Um filtro de carvão ativado remove do ar comprimido os vapores de hidrocarboneto. O resíduo de óleo contido no ar comprimido pode ser reduzido em até 0,005 mg/m3 . Nesse caso, a qualidade do ar comprimido será melhor que a necessária para a respiração, con- forme a norma DIN 3188. Princípio de trabalho: a filtragem do ar compri- mido por “adsorção” é um processo puramente físico. Os hidrocarbonetos são atraídos, através de forças adesivas, para o carvão ativado. Não há nenhuma reação química. O ar compri- mido seco e pré-filtrado flui por um elemento de filtro (com vincos/pregas) com carvão ativado. O ar comprimido se movimenta pelo elemento de filtro de dentro para fora. Características próprias: Filtragem preliminar é requerida. O filtro de33 carvão ativado sempre requer um filtro de alto desempenho e secador. O ar comprimido contaminado destrói a adsorção e reduz o efeito do filtro Sem reutilização. O filtro de carvão ativado não33 pode ser reutilizado. Tem que ser substituído quando certo nível de saturação é alcançado
  20. 20. Tecnologia de ar comprimido 21 5Dimensionamento do sistema de ar comprimido Invariavelmente, o usuário deve determinar a provável necessidade de ar comprimido antes de iniciar o dimensionamento de um sistema de ar comprimido. Isso requer considerações da aplica- ção prática dos equipamentos que serão conecta- dos a esse sistema (p.ex.: as ferramentas pneu- máticas), bem como a quantidade dos equipamentos. Quando essa informação estiver disponível, então podem ser determinados o número e tamanho do compressor e reservatórios de ar comprimido. Demanda de ar comprimido33 O primeiro passo para o dimensionamento cor- reto de um compressor e do sistema de forneci- mento de ar comprimido é obter o valor do con- sumo total de ar comprimido necessário para o funcionamento da rede e assim, como resultado, obter o volume de fornecimento de ar exigido do compressor. Os valores de consumo individuais de ar comprimido dos equipamentos são soma- dos e adaptados às condições de trabalho apli- cando alguns fatores multiplicadores. Dessa forma, o compressor pode ser selecionado de acordo com o volume de fornecimento deter- minado/necessário. O dimensionamento da rede é um processo semelhante. Primeiramente, o tipo e o número de equipamentos que serão disponibilizados ao longo de uma rede devem ser especificados e determinados. O consumo de ar comprimido de cada equipamento deve ser somado e adaptado com os fatores multiplicadores apropriados. Com base no resultado final, o usuário pode então dimensionar o diâmetro da tubulação da rede correspondente. Importante: perdas por vazamentos também devem ser levadas em conta quando o consumo de ar comprimido for determinado. Consumo total de ar comprimido33 O consumo total teórico de ar comprimido é o total do consumo de ar comprimido dos equipa- mentos automáticos e dos demais equipamentos conectados à rede de ar. Porém, somente o consumo total de ar comprimido desses equipamentos não é suficiente para o dimensionamento do compressor e da rede de fornecimento, pois outras considerações adicio- nais devem ser levadas em conta. Para calcular e obter o consumo total de vários equipamentos e determinar o volume de fornecimento realmente necessário de um compressor, o usuário tem que considerar os seguintes fatores adicionais, como: Perdas33 Reservas33 Erros de cálculo33 Perdas33 Entende-se por perdas a fuga de ar comprimido ocorrida por vazamento e/ou atritos que ocorrem entre todas as partes do sistema de ar compri- mido. No caso de um sistema de ar comprimido novo, o usuário tem que estimar que aproximada- mente 5% do volume total de fornecimento con- siste em perdas. A experiência mostra que as perdas de ar provenientes de vazamento e/ou atrito aumentam com o tempo de vida das instala- ções do sistema de ar. Para as redes de ar anti- gas, o percentual dessas perdas pode chegar até 25%. Reserva33 O dimensionamento de um sistema de ar compri- mido está baseado no consumo estimado de ar comprimido em um determinado momento. A experiência mostra que o consumo de ar aumenta gradativamente. Por isso, é recomendado estimar também, no cálculo de dimensionamento do compressor e da rede de fornecimento, a inclu- são de extensões na rede para curto e médio prazos. Se esses fatores não forem considerados no dimensionamento, futuras e necessárias exten- sões causarão, certamente, despesas desnecessá- rias. Dependendo das perspectivas futuras, reser- vas de até 100% podem ser projetadas.
  21. 21. Tecnologia de ar comprimido22 Erros de cálculo33 Apesar de cálculos cuidadosos, em alguns casos o dimensionamento estimado do sistema de ar comprimido é falho. O valor exato do consumo de ar raramente pode ser determinado devido às condições marginais e circunstâncias normal- mente obscuras. Quando um sistema de ar comprimido é subdi- mensionado e deve ser estendido em uma fase posterior com despesas extras (tempos de manu- tenção de máquina), o usuário deveria incluir um percentual extra de 5% a 15% para erros de cálculo. O volume exigido para fornecimento de ar incluirá então: o consumo total determinado para os equipamentos, +5% para perdas, +10% para reservas e +15% para erros de cálculo. Tamanho de compressor A decisão básica durante a escolha do compressor adequado refere-se ao tipo de compressor. Para quase todos os campos de aplicação das ferra- mentas pneumáticas, o compressor de parafuso ou compressor de pistão é a escolha mais correta. Para certas aplicações, os compressores de parafuso são recomendados particularmente no caso de: Longos períodos de funcionamento33 Alto consumo de ar comprimido sem altos33 picos de carga Grandes volumes de fornecimento33 Fluxo de volumes contínuo33 Capac. de compressão de 5 a 14 bar33 Compressores de parafuso são a escolha perfeita em sistemas de compressores compostos. Para altos volumes de fornecimento, o compressor de parafuso é a escolha mais econômica. Compressores de pistão também têm seus cam- pos específicos de aplicação. Eles complementam os compressores de parafuso. Seus pontos fortes são: Demanda de ar intermitente33 Picos de carga33 Mudanças freqüentes de carga33 Baixos volumes de fornecimento33 Capac. de compressão até 35 bar33 Os compressores de pistão são indicados para consumo de ar comprimido flutuante e com picos de demanda. Eles podem ser usados como máquinas de picos de demanda em um sistema composto de compressor. No caso de freqüentes mudanças de demanda, o compressor de pistão é a melhor escolha. No caso de baixos volumes de fornecimento, o compressor de pistão é mais econômico que o de parafuso. Se flutuação no consumo de ar comprimido é esperada e a exten- são da rede está planejada para o futuro, então um compressor é necessário para operação largamente intermitente. Nesse caso, um com- pressor de pistão seria a escolha lógica. Se o volume de fornecimento do compressor puder garantir a demanda de ar comprimido constante, o usuário deve optar por um compressor de parafuso. Compressores de pistão trabalham em regime intermitente. Eles não têm períodos ociosos. Devido a sua reduzida lacuna de aplicação e seu reservatório relativamente pequeno, os compressores de parafuso têm que funcionar automaticamente devagar para evitar que o motor tenha muitos ciclos de trabalho. A escolha certa de um sistema de ar não deveria depender do preço de compra, o qual se paga muito rapidamente em função da economia com os custos operacionais. Esses custos (operacio- nais) não só incluem os custos atuais com ener- gia para a geração de ar comprimido, mas tam- bém os custos inúteis. Pressão máxima do compressor33 As bases para a pressão máxima (pressão de corte para funcionamento) são as diferenças (entre as pressões máxima e mínima) do contro- lador do compressor – a máxima pressão de trabalho exigida pelo equipamento consumidor de ar comprimido (p.ex.: ferramentas pneumáti- cas) e o total das perdas de pressão no sistema. A pressão fornecida, a qual flutua entre a pressão máxima e a pressão mínima, deve ser, por todo o tempo, substancialmente mais alta que a pressão de trabalho dos equipamentos conectados ao sistema.
  22. 22. Tecnologia de ar comprimido 23 Visto que sempre existem perdas de pressão em sistemas de ar comprimido, o usuário tem que levar em conta as perdas de pressão que são causadas pelos diferentes componentes do sis- tema de ar comprimido. Os seguintes valores para perdas de pressão têm que ser levados em conta durante a defini- ção da pressão de corte de funcionamento do compressor: Sistemas básicos de fornecimento de ar com-33 primido deveriam ser projetados de tal forma que o total das perdas de pressão na rede de fornecimento não exceda 0,1 bar No caso de grandes e amplas redes de forneci-33 mento de ar comprimido, por exemplo: em minas, pedreiras ou em grandes edifícios, uma queda de pressão de até 0,5 bar é permissível Condicionamento de ar comprimido via seca-33 dor ou secador de diafragma com filtro até 0,6 bar Secador de adsorção com filtro até 0,8 bar33 Precipitador ciclone até 0,05 bar33 Filtros geralmente até 0,6 bar. (A queda de33 pressão em filtros aumenta durante a aplica- ção por contaminação. O especificado é o limite ao qual o elemento do filtro tem que ser substituído – vida útil) O diferencial para compressores de parafuso é33 de 0,5 a 1,0 bar O diferencial para compressores de pistão33 pmax é de -20% Reservas. Durante operação pode haver sem-33 pre perdas de pressão imprevistas nos siste- mas de ar comprimido. Por isso, o usuário sempre deve planejar a reserva suficiente de pressão para evitar perdas de força no sistema Pressão de trabalho33 A pressão de trabalho dos equipamentos de ar comprimido deve ser mantida durante todo o tempo. O desempenho de um equipamento de ar comprimido fica comprometido mais que propor- cionalmente quando a pressão do sistema cai abaixo da pressão de funcionamento do equipa- mento. Se alguns equipamentos de baixa demanda de ar comprimido requerem uma pressão de trabalho substancialmente mais alta que a maioria dos demais equipamentos, o usuário deve instalar um segundo compressor, menor, com sistema de fornecimento de ar comprimido separado e com pressão de corte apropriadamente mais alta. Isso porque uma desnecessária supercompressão do fluxo volumétrico principal do sistema de ar com- primido acarretará custos consideráveis. Esses custos adicionais justificam na maioria dos casos a instalação de um segundo compressor para forne- cimento de ar comprimido. O sistema separado rapidamente se pagará, reduzindo assim os custos operacionais. Sistemas de compressores múltiplos33 Para equipamentos de ar comprimido com con- sumo flutuante alto não é recomendado instalar somente um único compressor grande. Nesse caso, a alternativa é um sistema de compressor composto que consiste em vários compressores. Os resultados e a confiança operacional são aumentados com eficiência econômica mais alta. Um ou vários compressores garantem a demanda contínua básica de ar comprimido (carga básica). Se a demanda aumentar, os compressores adicio- nais entram em funcionamento um depois do outro (carga intermediária e pico de carga) até que o volume de fornecimento garanta a demanda. Se a demanda diminui, eles param de funcionar novamente um depois do outro. Os benefícios fundamentais de um sistema com- posto são: Confiança operacional33 Opções favoráveis de manutenção33 Eficiência econômica33
  23. 23. Tecnologia de ar comprimido24 Operações que dependem em grande parte de ar comprimido podem garantir seus fornecimentos através de um sistema de compressor composto. Se um compressor fica defeituoso ou requer conserto ou manutenção, os outros compressores assumem o fornecimento de ar. Vários compressores pequenos podem ser mais bem adaptados às necessidades de consumo de ar comprimido que um compressor grande. Essa situação compõe uma melhor e mais alta eficiência para o sistema. Se somente uma parte da carga operacional é requerida, os custos operacionais de um com- pressor grande não são considerados, mas sim, somente os baixos custos operacionais dos com- pressores auxiliares menores conectados ao sistema composto. Volume do reservatório Os reservatórios de ar comprimido são dimensio- nados de acordo com o volume de fornecimento do compressor, o sistema de controle e o con- sumo de ar comprimido. Reservatórios de ar comprimido nos sistemas de fornecimento de ar comprimido têm várias funções importantes. O compressor fornece o ar de acordo com a capa- cidade de armazenamento do reservatório de ar. O consumo de ar comprimido pode ser garantido, por algum tempo, pela capacidade de armazena- mento desse reservatório. O compressor não fornece ar comprimido durante o tempo que o reservatório mantém estoque, mas sim, perma- nece em “stand by” (inércia) e não consome energia elétrica. Além disso, o consumo flutuante de ar comprimido no sistema é compensado e os picos de demanda são garantidos. O motor é acionado menos vezes e seu uso fica reduzido. Possivelmente diversos reservatórios de ar comprimido podem ser necessários para manter a capacidade de armazenamento sufi- ciente. Normalmente, as grandes redes e siste- mas de fornecimento de ar comprimido têm uma capacidade de armazenamento suficiente. Nesse caso, o usuário pode instalar apropriada- mente um reservatório menor. Devido ao seu especial princípio de funcionamento, os compres- sores de pistão geram um volume de fluxo pul- sante. As variações de pressão interferem no desempenho dos diferentes equipamentos conec- tados à rede. Particularmente interruptores de controle e sensores de medida reagem com os erros de um volume de fluxo pulsante. O reserva- tório tem o propósito de aliviar os efeitos das variações de pressão. No caso de compressores de parafuso, essa função é desnecessária visto que eles geram um volume de fluxo quase uni- forme/constante. O volume do reservatório é determinado com base nas especificações dos fabricantes, as quais foram estabelecidas por experiência prática. Sempre que possível, o usuário deve selecionar os reservatórios da linha básica. A pressão máxima para a qual um reservatório é dimensio- nado deve, por motivo de segurança, estar a todo momento com pelo menos 1 bar a mais que a pressão máxima produzida na saída do compres- sor. A válvula de segurança é definida / preparada com esse valor. O volume de fornecimento do sistema de ar comprimido pode ser considerado uma parte do volume do reservatório.
  24. 24. Tecnologia de ar comprimido 25 Rede de ar Um sistema centralizado de fornecimento de ar comprimido requer uma rede que alimente indivi- dualmente os equipamentos com ar comprimido necessário. Para garantir uma operação segura e barata dos equipamentos, a rede tem que estar adaptada a certas condições: Volume de fluxo suficiente33 Cada equipamento conectado à rede deve ser alimentado a qualquer momento com o volume de fluxo exigido. Pressão de trabalho33 Cada equipamento conectado à rede deve ser alimentado a qualquer momento com a pres- são de trabalho necessária. Qualidade do ar comprimido33 Cada equipamento conectado à rede deve ser alimentado a qualquer momento com ar com- primido na qualidade exigida. Baixa queda de pressão33 Por questões econômicas, a queda de pressão na rede deve ser tão baixa quanto possível. Confiança operacional33 O fornecimento de ar comprimido deve ser garantido com extrema segurança. No caso de danos à tubulação, manutenções e consertos, a rede deve ter alternativas para que não seja necessário seu fechamento completo. Normas de segurança33 Todas as relevantes instruções de segurança devem ser seguidas incondicionalmente. As linhas de distribuição são instaladas pela planta inteira e por elas o ar é fornecido a diversos equipamentos em curtas distâncias. Se possível, as redes de distribuição devem ser instaladas em forma de anel (sistema fechado). Um sistema em forma de anel (fechado) aumenta a eficiência econômica e a confiança operacional da rede. A queda de pressão nas linhas de distribuição não deve exceder 0,03 bar. Sistema em forma de anel (fechado)33 Um sistema em forma de anel é também chamado de sistema de distribuição fechada. Nesse sis- tema, é possível fechar setores individuais da rede sem interromper o fornecimento de ar com- primido às outras áreas. Isso assegura o forneci- mento de ar comprimido para a maioria dos equipamentos, até mesmo durante os consertos, manutenções e a instalação de extensões do sistema. Se o ar comprimido é fornecido dentro de um sistema fechado de distribuição, esse ar tem que percorrer distâncias mais curtas que no caso de um sistema de ramificações (galhos). Por isso, a queda de pressão fica reduzida. O dimen- sionamento de um sistema fechado pode ser calculado com a metade da tubulação de trans- porte e metade do volume de fluxo. Sistema de ramificações (galhos)33 As linhas de distribuição são instaladas pela planta inteira e por elas o ar é fornecido para os equipamentos em distâncias curtas. Essas linhas também podem ser organizadas na forma de ramificações ou galhos. A queda de pressão nas linhas de distribuição não deve exceder 0,03 bar. Neste sistema, essas linhas se ramificam para grandes áreas de distri- buição e terminam no equipamento pneumático. Linhas de ramificações individuais podem alimen- tar equipamentos que estão à parte um dos outros (não necessariamente na mesma área de trabalho). Também é possível programar uma linha inteira de fornecimento de ar comprimido através do sistema de ramificações. Eles têm a vantagem de necessitar menos material que os sistemas em forma de anel (fechado). Sua des- vantagem, contudo, é que eles têm que ser mais bem e mais amplamente dimensionados que os sistemas fechados, pois freqüentemente causam perdas de pressão severas.
  25. 25. Tecnologia de ar comprimido26 7 Sistema de distribuição em forma de anel (sistema fechado) 7 4 6 5 3 4 2 1 9 8 EWL-D017/P 1. Compressor 6. Secador de ar 2. Válvula de parada 7. Linha principal 3. Reservatório de ar 8. Linha em anel (fechada) 4. Dreno de condensação 9. Saída p/ fornecimento de ar 5. Válvula de segurança 8 Sistema de distribuição ramificada (sistema de galhos) 7 4 6 5 3 4 2 1 9 8 EWL-D018/P 1. Compressor 6. Secador de ar 2. Válvula de parada 7. Linha principal 3. Reservatório de ar 8. Linha ramificada 4. Dreno de condensação 9. Saída p/ fornecimento de ar 5. Válvula de segurança
  26. 26. Tecnologia de ar comprimido 27 Rede de fornecimento Se possível, as redes de fornecimento de ar comprimido devem ser instaladas em linha reta. Se os cantos não podem ser evitados completa- mente, eles não devem ser reforçados por cotove- los ou ligações em “T”. Curvas e conexões longas têm qualidades de fluidez melhores e causarão menores quedas de pressão. Também devem ser evitadas mudanças súbitas de diâmetro das tubulações por causa da grande queda de pressão. Longas redes de fornecimento devem ser dividi- das em vários setores, cada um equipado com uma válvula de parada (shut-off) individual. A possibilidade de fechar partes do sistema é particularmente importante para inspeções, consertos e troca de operação. Uma segunda estação de compressor suprindo a rede de outra localização pode ser possivelmente uma alterna- tiva e vantagem para grandes redes. Como resultado, o ar comprimido percorre distân- cias mais curtas e a queda de pressão tende a ser menor. Redes principais e grandes redes de distri- buição têm que ser soldadas em conjunto, com uma única conexão em “V”, que evita cantos vivos. Além disso, a resistência do fluxo de ar na tubula- ção fica reduzida e ambos, filtros e ferramentas, não ficam sujeitos a prejuízos desnecessários causados por resíduos de solda (ferrugem). Redes de fornecimento sem secadores33 A compressão do ar promove a eliminação da umidade contida no ar em forma de gotículas de água (produto de condensação). Se o condiciona- mento do ar comprimido não é feito por um secador de ar, o usuário tem que estar ciente que haverá a presença de água na rede inteira. Nesse caso, certas regras têm que ser observadas durante a instalação do sistema de ar, evitando assim os danos nos equipamentos pneumáticos. Tubulações com inclinação33 As tubulações devem ser instaladas com inclinação aproximada de 1,5º a 2º em direção ao fluxo de ar. Linha principal vertical33 A condensação da água aparece quando o ar resfria e pode voltar para o reservatório de ar comprimido. Dreno de condensação33 Deve estar posicionado no ponto mais baixo do sistema de fornecimento de ar comprimido para fácil eliminação. Conexões da rede33 Elas devem se ramificar na direção de fluxo de ar. Sempre deve haver uma unidade de manutenção com um filtro, um dreno de água e um redutor de pressão instalados. Dependendo da aplicação do equipamento pneumático, um lubrificador tam- bém deveria estar disponível. Redes de fornecimento com secadores33 Com um secador de ar comprimido e com um sistema de filtro satisfatório instalado no sistema de fornecimento de ar comprimido, o usuário pode trabalhar sem preocupações relativas à condensação da água. Isso também reduz as despesas da instalação da rede. Até certo ponto, os custos menores são argumentos suficientes para justificar a compra de um secador de ar comprimido. As características de fluxo do ar comprimido33 O ar comprimido em movimento está mais sujeito a regras físicas diferentes do que o ar compri- mido parado / estacionário. O volume do fluxo é calculado pela superfície de percurso e pela velocidade. A fórmula seguinte aplica-se à transi- ção do ar de um tubo para outro em uma secção de corte: V = A1 x v1 = A2 x v2 A1 v2 ___ = ___ A2 v1 V = volume do fluxo A1 , A2 = secção de corte v1 , v2 = velocidade
  27. 27. Tecnologia de ar comprimido28 Essa fórmula mostra que a velocidade do fluxo é inversamente proporcional à secção de corte. O movimento do fluxo pode ser também linear ou turbulento (fluxo de retorno e redemoinho). 9 Linha de resistência do fluxo p p ∇ 1 p 2 q v p ∇ 1 2 q v 1 2 AT/VSZ272.0 Linear Turbulento Fluxo linear33 Um fluxo linear é definido como um movimento uniforme e retilíneo onde as linhas de fluxo são paralelas e alinhadas entre si. Um fluxo linear é conhecido por: Baixa queda de pressão33 Baixa transferência de calor33 Fluxo turbulento33 Um fluxo turbulento é definido como um movi- mento de fluxo indefinido, onde as linhas de fluxo não são alinhadas paralelamente uma com as outras, mas movem-se em todas as direções. Um fluxo turbulento é conhecido por: Alta queda de pressão33 Alta transferência de calor33 Linha de resistência33 De acordo com as leis da mecânica dos fluidos, a queda de pressão ∆p aumenta ao quadrado a redução do volume do fluxo. Em uma velocidade crítica, as mudanças de tipo de fluxo de linear para turbulento, a linha de resistência aumenta abruptamente. O dimensionamento da pressão da tubulação aponta então para a realização de um movimento de fluxo linear. Queda de pressão no sistema de ar33 O fluxo de ar é obstruído a cada mudança de direção que ele deve fazer, seguindo o posiciona- mento da rede de fornecimento. Como conseqüência, há distúrbios no movimento de fluxo linear e a queda de pressão fica acentuada. O nível da queda de pressão é influenciado pelos seguintes fatores e componentes da rede: Comprimento da tubulação33 Diâmetro interno da tubulação33 Pressão interna da rede33 Ramificações e cotovelos33 Extensões33 Válvulas, acessórios e conexões33 Filtros e secadores33 Vazamentos33 Qualidade da superfície interna da tubulação33 Para evitar uma queda de pressão acentuada, esses fatores devem ser levados em conta quando uma rede de ar comprimido for projetada. Com o propósito de simplificar as resistências de fluxo dos diferentes acessórios, conexões e coto- velos, estes são convertidos aos comprimentos equivalentes da tubulação. Esses valores devem ser acrescentados ao comprimento real da tubu- lação para obter a fluidez do ar na tubulação. Na maioria dos casos, porém, todas as especifica- ções sobre acessórios, conexões e cotovelos já devem estar disponíveis no começo da fase de planejamento de uma rede. Por isso, a fluidez no comprimento da rede “L” é calculada multipli- cando o comprimento da tubulação pelo fator 1,6.
  28. 28. Tecnologia de ar comprimido 29 Fatores de correção da rede33 Acessórios, cotovelos e conexões dobradas aumentam a resistência de fluxo de ar. Experiên- cias práticas têm conduzido ao desenvolvimento e busca de fatores correspondentes ao fator de comprimento, os quais são incluídos como com- primento extra da tubulação (em metros) nos cálculos de fornecimento dos sistemas de ar. 10 Regras de instalação do sistema de ar comprimido = ca. 30° r d D r = 6d Errado Certo Instalação da tubulação Cotovelo em curva Conexão ramificada Cotovelo 90ºConexão em T Fluxo c/ características ruins EWL-D019/P Peças ou acessórios Correspondente ao comprimento linear em metros Para diâmetros nominais de tubos ou peças DN 25 DN 40 DN 50 DN 80 DN 100 DN 125 DN 150 Válvula de parada “shut-off” 8 10 15 25 30 50 60 Válvula de membrana 1,2 2 3 4,5 6 8 10 Válvula de abertura 0,3 0,5 0,7 1 1,5 2 2,5 Cotovelo 90º 1,5 2,5 3,5 5 7 10 15 Cotovelo curvo 90º - R = d 0,3 0,5 0,6 1 1,5 2 2,5 Cotovelo curvo 90º = R = 2d 0,15 0,25 0,3 0,5 0,8 1 1,5 Conexão em T 2 3 4 7 10 15 20 Peça redutora D = 2d 0,5 0,7 1 2 2,5 3,5 4
  29. 29. Tecnologia de ar comprimido30 11 Dimensionamento da rede EWL-PN007/G 100,0 83,0 75,0 58,0 66,5 50,0 41,5 33,0 25,0 16,5 12,5 8,0 6,5 5,0 1/2"(13mm) 3/4"(19mm) 1"(25mm) 1/4"(32mm) 11/2" (38mm) 2"(50mm) 2 1/2"(65mm) 3"(80mm) 10 20 30 40 50 75 100 150 200 250 300 350 400 450 500Volume de ar (l/s) Ar descomprimido 110,5 Tubulações Diferentes materiais podem ser usados para a tubulação de um sistema de ar comprimido. Os possíveis materiais são: Tubos de aço perfilados33 Tubos de aço sem costura33 Tubos de aço inoxidável33 Tubos plásticos33 As características e propriedades desses diferen- tes materiais devem ser observadas. Tubos de aço perfilados33 Conforme as normas DIN 2440, 2441 e 2442 (tipo de pesos médio e pesado) os tubos perfilados são feitos de aço. A máxima pressão de trabalho é de 10 a 80 bar e a máxima temperatura de trabalho é de 120 °C. Vantagem: tubos perfilados são baratos e rápidos para instalar. As conexões são separáveis e os componentes individuais podem ser reutilizados. Desvantagens: tubos perfilados oferecem alta resistência para o fluxo de ar. As juntas começam a apresentar vazamentos após certo tempo de uso. A instalação desse tipo de tubulação requer certa experiência. Tubos perfilados que não sejam galvanizados não devem ser utilizados em sistemas de fornecimento de ar comprimido sem que haja um secador acoplado ao sistema, visto que eles são sensíveis à corrosão. Tubos de aço sem costura33 Conforme a norma DIN 2448, os tubos de aço sem costura (nas versões galvanizados ou com recozimento) normalmente, são instalados em sistemas de ar comprimido. A pressão máxima de trabalho é de 12,5 a 25 bar e a temperatura máxima de trabalho é de 120 °C. Vantagens: esses tubos são baratos e nas instala- ções profissionais os vazamentos de ar são quase totalmente descartados. Desvantagens: a instalação requer certa experi- ência, visto que esses tubos têm que ser solda- dos ou colados. Tubos de aço sem costura que não sejam galvanizados não devem ser utilizados em sistemas de fornecimento de ar comprimido sem que haja um secador acoplado ao sistema, visto que eles são sensíveis à corrosão. Tubos de aço inoxidável33 Conforme as normas DIN 2462 e 2463, os tubos de aço inoxidável são escolhidos para satisfazer as demandas de qualidade mais altas. A pressão máxima de trabalho é de até 80 bar e a tempera- tura máxima de trabalho é de 120 °C. Vantagens: tubos de aço inoxidável são resistentes à corrosão e oferecem baixa resistência ao fluxo de ar. Nas instalações profissionais, os vazamentos são quase que totalmente descartados. Desvantagens: a instalação requer certa experi- ência visto que os tubos devem ser soldados ou colados. Inicialmente, os custos são altos.
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