2. Centro de Formação Profissional do Seixal
EFA NS - Técnico Instalador de Sistemas Solares Térmicos
Área de Competência: Pneumática e Hidráulica
Código: 4559
Formador: José Carpinteiro
Tema: Rede de Ar Comprimido
Trabalho de grupo realizado por:
André Silva, nº 5
Carlos Castanheira, nº 7
Fernando Chaira, nº 10
28/07/2013
4. No âmbito do módulo de HP (Hidráulica e Pneumática), ministrado
pelo Formador José Carpinteiro, coube-nos a tarefa de realizar um
trabalho cujo tema é: Redes de Ar Comprimido.
Para além de outros usos, o ar comprimido está cada vez mais presente
no dia-a-dia de todos os processos industriais.
Com uma vasta variedade de produtos e ferramentas pneumáticas, com
tecnologia cada vez mais avançada é impossível imaginar uma indústria
que não o utilize.
É uma energia limpa, facilmente transportável, os equipamentos são
relativamente leves e compactos, não tem risco de choque elétrico e
não gera resíduos.
Contudo é também muito comum a pouca atenção que se presta a este
tipo de energia.
A ideia de que o ar é gratuito, está ainda muito enraizada nas mentes
empresariais.
O ar é grátis, porém, o ar comprimido é caro devido às perdas
motivadas por pequenas fugas de ar e acoplamentos com folga que,
quando contabilizado, atingem elevados custos.
3
5. 4
As principais utilidades dos reservatórios são as de armazenar o ar
comprimido produzido, garantindo assim uma reserva em caso de alguma
emergência no sistema. Para além destas funções serve para de eliminar
as oscilações de pressão e manter uma pressão equilibrada na rede de
distribuidora.
Os mesmos podem ser verticais (mais comuns para grandes capacidades)
ou horizontais (mais comuns para pequenas capacidades). Em alguns
casos possuem internamente um sistema que ajuda a separar e remover
eventuais condensados que ainda possam estar presentes na linha de ar
comprimido.
Nenhum reservatório deve trabalhar com uma pressão acima da pressão
máxima de trabalho permitida, exceto quando a válvula de segurança
estiver em débito. Nesta contexto, a pressão não deve ser excedida em
mais de 6% do seu valor.
Os reservatórios devem ser instalados de modo que todos os drenos,
conexões e aberturas de inspeção sejam facilmente acessíveis.
6. 5
Em nenhuma circunstância, o reservatório deve ser enterrado ou
instalado em local de difícil acesso. Se possível, deve ser instalado fora da
casa dos compressores para facilitar a condensação do óleo e da umidade
contidos no ar comprimido. De igual modo, deve possuir um dreno,
preferencialmente automático, no ponto mais baixo para fazer a remoção
deste condensado acumulado em cada 8 horas de trabalho.
Os reservatórios são dotados ainda de válvulas de segurança, manômetro,
e são submetidos a uma prova de pressão hidrostática, antes da utilização.
Rede Distribuição
A rede de distribuição de ar comprimido envolve todas as tubulações
provenientes do reservatório, passando pelo secador e que, ligadas,
orientam o ar comprimido até os pontos individuais de utilização.
A rede possui duas funções básicas:
1ª - Comunicar a fonte produtora com os equipamentos consumidores;
2ª - Funcionar como um reservatório para atender às exigências locais.
Um sistema de distribuição modelarmente executado deve ostentar os
seguintes requisitos:
7. - Reduzida queda de pressão entre o compressor e as partes de
consumo, a fim de preservar a pressão dentro de limites toleráveis em
conformidade com as exigências das aplicações;
- Não apresentar fuga de ar, pois caso contrário existirá perda de
potência;
- Apresentar grande capacidade de realizar separação de condensado.
Ao ser efetuado o projeto e a instalação de uma planta de distribuição, é
necessário ponderar sobre certos preceitos. O não cumprimento de
certas bases é contraproducente e aumenta notavelmente a necessidade
de manutenção.
Cada máquina, cada dispositivo requer quantidades adequadas de ar,
que é fornecida pelo compressor, através da rede distribuidora.
O diâmetro da tubagem deve ser escolhido de maneira que, mesmo com
um consumo de ar crescente, a queda de pressão, do reservatório até o
equipamento não ultrapasse 0,1 bar, uma queda maior de pressão
prejudica a rentabilidade do sistema e diminui consideravelmente a sua
capacidade.
A escolha do diâmetro da tubagem não é executada através de quaisquer
fórmulas intuitivas ou para aproveitar tubos, mas sim considerando o
volume corrente (vazão), comprimento da rede, queda de pressão
admissível, pressão de trabalho número de pontos de estrangulamento
na rede.
6
8. Na distribuição do ar comprimido deve-se estar atento a possíveis fugas
de ar na rede, para que não haja perdas de pressão e elevação nos custos.
Layout
Visando uma melhor resultado na distribuição do ar, deve ser construído
em desenho isométrico ou escala, permitindo a obtenção do
comprimento das tubulações nos diversos espaços. O layout apresenta a
rede principal de distribuição, as suas ramificações e todos os pontos de
consumo, incluindo futuras aplicações, qual a pressão destes pontos, e a
posição das válvulas de fechamento, moduladoras, ligações, curvaturas,
separadores de condensado, etc.
Através do layout, pode-se definir o menor percurso da tubulação,
minimizando perdas de carga e proporcionando, dessa forma, a melhor
rentabilidade possível.
Para determinar-se o melhor traçado da tubulação é necessário conhecer
a localização dos principais pontos de consumo, assim como os pontos
isolados.
O tipo de rede a ser aplicado (aberta ou fechada) deve ser analisado. Em
alguns casos pode ser adequado um circuito fechado em anel.
Em outras situações podem exigir uma combinação de anéis e linhas
diretas ou ainda somente uma linha direta pode ser suficiente.
7
9. 8
A grande vantagem do circuito fechado é que se ocorrer um grande
consumo inesperado de ar em qualquer linha, o ar pode ser fornecido
em duas direções, diminuindo a queda de pressão.
Rede de distribuição com
tubagens derivadas do anel
Rede de distribuição com tubagens
derivadas das transversais
Rede de Distribuição em Anel Fechado
Rede de distribuição em circuito fechado:
Partindo da tubagem principal, são instaladas as ligações em derivação.
Quando o consumo de ar é muito grande, consegue-se, mediante esse
tipo de montagem, uma manutenção de pressão uniforme. O ar flui em
ambas as direções.
Rede de distribuição em circuito aberto:
As tubulações, em especial nas redes em circuito aberto, devem ser
montadas com um declive de 1% a 2%, na direção do fluxo.
Por causa da formação de água condensada, é fundamental, em tubagens
horizontais, instalar os ramais de tomadas de ar na parte superior do
tubo principal.
10. Dessa forma, evita-se que a água condensada que eventualmente esteja na
tubagem principal possa chegar às tomadas de ar através dos ramais.
Para intercetar e drenar a água condensada devem ser instaladas
derivações com drenos na parte inferior na tubulação principal.
9
Válvulas
As válvulas de fecho têm bastante
relevância na rede de distribuição para
possibilitar a divisão desta em seções,
nomeadamente em casos de redes de
grande dimensão, fazendo com que as
seções fiquem isoladas para que seja
possível fazer qualquer substituição,
manutenção ou inspeção sem que seja
necessário parar a produção.
As válvulas mais utilizadas, até 2 polegadas, são do tipo de esfera
(diafragma) e, acima de 2 polegadas, são utilizadas as válvulas tipo gaveta.
11. 10
Ligações
Relativamente à ligação das tubulações, podem fazer-se em forma de
rosca, solda, flange ou acoplamento rápido, devendo as mesmas ostentar
a mais perfeita estanquidade. Entre as mesmas, as ligações roscadas
continuam a ser as mais usadas, devido à facilidade de montagem e
desmontagem. Para evitar fugas através das roscas deve utilizar-se fita
Teflon, devido aos possíveis defeitos na confeção das roscas.
A ligação efetuada através de solda oferece menor possibilidade de fugas
de ar, todavia, carece de certos cuidados, tais com, uniformizar o mais
possível o cordão da solda e retirar as escamas de óxido do interior do
tubo.
De modo geral, a utilização de ligações roscadas faz-se até diâmetros de 3
polegadas. Para valores superiores, geralmente aconselha-se ligações
soldadas.
Para instalações de maior grau de confiança, normalmente recomenda-se
o uso de ligações flangeadas e soldadas. Para instalações provisórias, o
ideal é o acoplamento rápido. Na desmontagem não existem perdas de
tubo e não há necessidade de fazer cortes para a remoção.
Curvas
No que diz respeito às curvas da tubulação, para além
de se dever evitar a colocação de cotovelos de 90°,
devem ser efetuadas no maior raio possível, para
assim evitar perdas em excesso devido turbulência. A
curva mínima deve possuir na curvatura interior um
raio mínimo de duas vezes o diâmetro externo do
tubo.
R. Mín. 2 Ø
12. 11
Inclinação
Para auxiliar a recolha da condensação e das impurezas devido à
formação de óxido, transportando-as para um ponto mais baixo, onde
acabam por ser eliminadas para a atmosfera, através do dreno, as
tubulações devem ter uma certa inclinação no sentido do fluxo interior,
pois, enquanto a temperatura de tubulação for maior que a
temperatura de saída do ar após os secadores, este sairá praticamente
seco. Se a temperatura da tubulação baixar, haverá, ainda que
excecionalmente, precipitação de água.
O valor desta inclinação é de 0,5 a 2% em função do comprimento reto
da tubulação onde for executada. Os drenos, situados nos sítios mais
baixos, devem ser preferencialmente automáticos. No caso de a rede
ser relativamente grande, aconselha-se a colocação de mais de um
dreno, separados aproximadamente 20 a 30m um do outro.
Material usado nas redes
Rede principal: Cobre, tubo de aço preto, aço-liga, latão, tubo de aço
zincado (galvanizado), material sintético.
Tubagens secundárias: Tubulações à base de borracha (mangueiras)
somente devem ser usadas onde for requerida uma certa flexibilidade
e onde, devido a um esforço mecânico mais elevado, não possam ser
usadas tubulações de material sintético.
13. Hoje, as tubulações à base de polietileno e poliamida são mais
frequentemente usadas em máquinas, pois permitem instalações
rápidas e são ainda de baixo custo.
Uniões para tubagem: Os diversos tipos de conexões podem ser
utilizados para tubos metálicos, de borracha ou materiais sintéticos,
desde que respeitadas as restrições e recomendações de aplicação dos
fabricantes.
Uniões para tubagens principais, Flange
Uniões roscadas para tubos com costura (galvanizados)
União para tubos flexíveis e união para tubos rígidos de polietileno ou
poliamida (sem costura e união rápida)
12
14. Face ao trabalho que nos foi proposto, realizámos todas as pesquisas de
informação possível no sentido de apresentarmos um trabalho
merecedor de uma leitura agradável e esclarecedora.
Com a elaboração deste trabalho, ficámos a conhecer melhor e mais
pormenorizadamente a composição e instalação das Redes de Ar
Comprimido, materiais a aplicar para a sua conceção, bem como as
precauções a tomar durante a sua utilização.
13
