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Departamento de Marketing
TREINAMENTO
Projeto Open University
AR COMPRIMIDO
AR COMPRIMIDO
Referncia OU-G0101-01
Janeiro / 1997
NDICE
SEO 1 - INTRODUO ------------------------------------------------------------------------------------------------------5
1.1 - PROPRIEDADES DO AR COMPRIMIDO -------------------------------------------------------------------------------------------- 5 1.1.1 - Vantagens do ar comprimido -------------------------------------------------------------------------------------------5
1.1.2 - Limitaes do ar comprimido-------------------------------------------------------------------------------------------6
1.2 - FUNDAMENTOS FSICOS ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 1.2.1 - O que ar?----------------------------------------------------------------------------------------------------------------6
1.2.2 - Ar comprimido------------------------------------------------------------------------------------------------------------6
1.2.3 - Escalas de presso -------------------------------------------------------------------------------------------------------7
1.2.4 - Compressibilidade do ar ------------------------------------------------------------------------------------------------8
1.2.5 - Relao de compresso------------------------------------------------------------------------------------------------ 11
1.2.6 - Escalas de temperaturas ---------------------------------------------------------------------------------------------- 13
SEO 2 - PRODUO DO AR COMPRIMIDO ------------------------------------------------------------------------ 14
2.1 - GERAO DO AR COMPRIMIDO-------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 2.2 - AR ASPIRADO ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 2.3 - A CASA DO COMPRESSOR -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15
2.3.1 - Compressor de mbolo ------------------------------------------------------------------------------------------------ 15
2.3.2 - Compressores rotativos------------------------------------------------------------------------------------------------ 17
2.3.3 - Turbo compressores---------------------------------------------------------------------------------------------------- 17
2.4 - REFRIGERAO DO COMPRESSOR ---------------------------------------------------------------------------------------------- 18
SEO 3 - RESFRIAMENTO, SECAGEM E RESERVATRIO DE AR------------------------------------------- 19
3.1 - RESFRIAMENTO DO AR ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19 3.1.1 - Intercooler -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20
3.1.2 - Aftercooler -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20
3.2 - SECADORES ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 21 3.3 - RESERVATRIO DE AR (PULMO)----------------------------------------------------------------------------------------------- 22 3.4 - CARTA DE UMIDADE OU CARTA PSICROMTRICA----------------------------------------------------------------------------- 24
3.4.1 - Umidade ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25
3.4.2 - Umidade relativa ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25
3.4.3 - Umidade de saturao do ar------------------------------------------------------------------------------------------ 25
3.4.4 - Calor mido------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25
3.4.5 - Volume mido----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 25
3.4.6 - Temperatura de bulbo seco ------------------------------------------------------------------------------------------- 26
3.4.7 - Temperatura de bulbo mido ----------------------------------------------------------------------------------------- 26
3.4.8 - Resfriamento adiabtico ---------------------------------------------------------------------------------------------- 26
3.4.9 - Ponto de orvalho ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 26
SEO 4 - DISTRIBUIO DO AR COMPRIMIDO ------------------------------------------------------------------- 27
4.1 - SISTEMA DE AR COMPRIMIDO --------------------------------------------------------------------------------------------------- 27 4.2 - OBJETIVO--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27 4.3 - LAY-OUT --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27 4.4 - VAZAMENTO MNIMO DE AR ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 28 4.5 - DIMENSIONAMENTO DA REDE DE DISTRIBUIO ----------------------------------------------------------------------------- 29
4.5.1 - Critrio da velocidade ------------------------------------------------------------------------------------------------- 29
4.5.2 - Critrio da perda de carga-------------------------------------------------------------------------------------------- 29
4.5.3 - Velocidade adequada para ar comprimido ------------------------------------------------------------------------- 29
4.5.4 - Exemplos ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31
SEO 5 - ACESSRIOS PARA LINHAS DE AR COMPRIMIDO ------------------------------------------------- 33
5.1 - PURGADORES ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 33 5.1.1 - Purgador eletrnico temporizado------------------------------------------------------------------------------------ 33
5.1.2 - Purgador de bia------------------------------------------------------------------------------------------------------- 33
5.2 - SEPARADORES DE UMIDADE ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 34 5.3 - FILTROS, REGULADORES E LUBRIFICANTES ----------------------------------------------------------------------------------- 34
5.3.1 - Filtros Y ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 34
5.3.2 - Filtros com elemento de nylon---------------------------------------------------------------------------------------- 34
5.3.3 - Filtro regulador -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 36
5.3.4 - Filtros coalescentes ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 37
5.3.5 - Filtro de carvo ativado----------------------------------------------------------------------------------------------- 37
5.3.6 - Lubrificadores ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 38
5.4 - VLVULAS DE CONTROLE DE PRESSO E TEMPERATURA ------------------------------------------------------------------- 39 5.5 - MEDIDORES DE VAZO ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41 5.6 - VLVULA DE ESFERA ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 43 5.7 - VLVULA DE RETENO --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 43
NDICE DE DISQUETES E SLIDES----------------------------------------------------------------------------------------- 45
REQUERIMENTOS PARA A INSTALAO EM SEU COMPUTADOR ------------------------------------------------------------------- 46 INSTRUES PARA A INSTALAO ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 46
Disquete / Transparncias ----------------------------------------------------------------------------------------------- 46
Disquete / Texto ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 46
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SEO 1 - INTRODUO
A maioria das indstrias possui instalaes de ar comprimido, dependendo da aplicao, consumiro grandes quantidades de ar ou este ser apenas um elemento secundrio no processo.
O ar comprimido relativamente caro e, portanto, conveniente assegurarmos que o sistema trabalhe com timo rendimento, evitando perdas na instalao.
O usurio geralmente desconhece o aspecto econmico e por tratar-se de ar, um fluido econmico e no perigoso, no se d a devida importncia s pequenas perdas.
Contrariamente ao vapor, o ar comprimido no condensa nas tubulaes, portanto, no existem perdas fixas, o que torna relativamente fcil detectar sua existncia.
Durante as paradas da fbrica o consumo deve ser nulo. Se este no for, indicar uma perda.
Evitar as perdas no o nico ponto a levar-se em conta. Em qualquer parte de uma instalao de ar comprimido pode-se melhorar o rendimento.
1.1 - Propriedades do ar comprimido
1.1.1 - Vantagens do ar comprimido
Quantidade: O ar encontrado em quantidades ilimitadas em todos os lugares.
Transporte: O ar comprimido facilmente transportado atravs de tubulaes, mesmo para distncias consideravelmente grandes. No h necessidade de preocupao com o retorno do ar.
Armazenamento: No estabelecimento no necessrio que o compressor esteja em funcionamento contnuo, o ar pode ser armazenado em um reservatrio e, posteriormente, utilizado.
Temperatura: O trabalho realizado com ar comprimido praticamente insensvel s oscilaes da temperatura. Isto garante, tambm em situaes trmicas extremas, um funcionamento seguro.
Segurana: Quase no existe o perigo de exploso. Portanto, no so necessrias custosas ou excessivas protees contra exploses.
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Limpeza: O ar comprimido deve ser limpo. O ar que eventualmente escapa das tubulaes ou outros elementos inadequadamente vedados, no polui o ambiente. A limpeza uma exigncia, por exemplo, nas indstrias alimentcias, qumicas, madeireiras e txteis.
Construo dos elementos: A construo dos elementos de trabalho simples, portanto, de custo vantajoso.
Velocidade: O ar comprimido um meio de transporte rpido, atingindo altas velocidades de trabalho. (A velocidade de trabalho dos cilindros pneumticos varia entre 1-2 m/seg.).
Regulagem: As velocidades e foras de trabalho dos elementos que operam com ar comprimido so ajustveis.
Proteo contra sobrecarga: Os equipamentos e ferramentas a ar comprimido so carregveis at a parada final e portanto seguros contra sobrecargas.
1.1.2 - Limitaes do ar comprimido
Preparao: O ar comprimido deve ser tratado. Impureza e umidade devem ser evitadas, pois provocam desgastes nos equipamentos pneumticos.
Compressibilidade: No possvel manter uniforme e constante as velocidades dos cilindros e motores pneumticos mediante ar comprimido.
O ar comprimido econmico somente at uma determinada fora, limitado pela presso normal de trabalho de 700 kPa (7 bar), pelo curso e pela velocidade.
Escape de ar: O escape de ar ruidoso, mas com o desenvolvimento de silenciadores, este problema foi resolvido.
1.2 - Fundamentos Fsicos
1.2.1 - O que ar?
A superfcie terrestre totalmente envolvida por uma camada de ar. Este ar uma mistura gasosa com a seguinte composio:
- Nitrognio - aproximadamente 78 % do volume.
- Oxignio - aproximadamente 21 % do volume.
- O restante composto por resduos como Dixido de Carbono, Argnio, Hidrognio, Nenio, Hlio, Criptnio e Xennio.
1.2.2 - Ar comprimido
o ar submetido a uma presso superior presso atmosfrica.
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AR
P > Patm
1.2.3 - Escalas de presso
A presso do ar no sempre constante. Ela muda de acordo com a situao geogrfica e as condies atmosfricas. Se a presso for medida em relao ao vcuo ou zero absoluto chamada presso absoluta (pabs); quando for medida adotando-se a presso atmosfrica como referncia chamada presso efetiva (pef) ou presso manomtrica (pman). A escala de presses efetivas importante, pois praticamente todos os aparelhos de medida de presso (manmetros) registram zero quando abertos atmosfera, medindo portanto a diferena entre a presso do fluido e a do meio no qual se encontram.
Se a presso for menor que a atmosfrica costuma ser chamada impropriamente de vcuo e mais propriamente de depresso; logo, uma depresso na escala efetiva ter um valor negativo, e todos os valores da presso na escala absoluta so positivos.
Portanto:
pabs = patm + pef ; pef = pman
onde, pef pode ser positiva ou negativa.
Quando pef < patm faixa de depresso
Quando pef > patm faixa de sobre-presso
As unidades usadas para expressar a presso so Pa; bar; kgf/cm2; atm; psi; entre outras.
Onde:
1atm = 1,033 kgf/cm2 = 1,013 bar = 101325,0 Pa = 101,325 kPa = 14,696 psi
presso absoluta p1abs
presso efetiva
p1ef
faixa de sobre-presso
faixa de depresso
patm
0
presso atmosfrica
zero absoluto (vcuo absoluto)
p1
presso absoluta p2abs > 0
p2 p2ef < 0
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1.2.4 - Compressibilidade do ar
Ar submetido a um volume inicial Vo Ar submetido a um volume final Vf
Fora
Vo Vf
Vf < Vo
O ar comprimido, assim como todos os gases, no tem uma forma definida. Ele se altera menor resistncia ou seja, se adapta forma do ambiente. O ar se deixa comprimir, mas tende sempre a se expandir.
Para o clculo das propriedades do ar comprimido vale a equao dos gases ideais:
PV = n RT (Equao de Clapeyron)
PV RT
onde: P = presso absoluta do ar V = volume ocupado pelo ar n = nmero de mols = m/M m = massa de ar T = temperatura absoluta do ar M = massa molecular do ar = 28,966 kg/kg.mol R = constante universal dos gases: R = 0,082 atm.l/(g.mol). K R = 847,85 kgf.m/(kg.mol). K R = 1,987 cal/(g.mol). K ; kcal/(kg.mol). K ; Btu/(lb.mol). R R = 8,31 J/(g.mol). K R = 1545,3 lbf.ft/(lb.mol).R R = 83,13 bar.cm3/(g.mol).K R = 8,314 kPa.m3/kg.mol.K
No havendo variao de massa, temos:
P1 . V1 P2 . V2
T1 T2
M = m
= = constante
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Sob temperatura constante, o volume de um gs fechado em um recipiente inversamente proporcional presso absoluta, ou seja, o produto da presso absoluta e do volume constante para uma determinada quantidade de gs.
p1 . V1 = p2 . V2 = p3 . V3 = constante
Se a presso for constante:
V1 T1
V2 T2
A densidade ou massa especfica do ar :
d = = =
Na CNTP (273 K e 101,325 kPa): d = 1,29 kg/m3
E o volume especfico:
v = = =
Nota:
Muitas vezes necessita-se de volume de ar e outras de massa de ar, dependendo da aplicao.
Como trata-se de um gs, o volume para uma mesma massa ir variar conforme a presso e a temperatura. Portanto, estabelece-se uma condio padro, denominada Normal, onde so fixadas a presso e a temperatura. Neste caso, deve-se anotar N anteriormente a unidade de volume. Ex.: Nm3/h.
Quando para o processo o importante a massa de ar, sempre deveremos converter a vazo em volume para o estado padro Normais.
V RT
m PM
=
m PM
V RT 1
d
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Para converter de m3 para Nm3, utilizam-se as frmulas abaixo:
Para ar mido:
Onde:
T1 = temperatura de entrada do ar em oC
P1 = presso de entrada do ar na flange de admisso do compressor em kgf/cm2 abs
Rh = umidade relativa em %
Pv = presso parcial do vapor de gua em kgf/cm2 abs (ver tabela 1)
Para ar seco:
PN * VN = PO * VO
Onde:
PN = Presso no estado normal (1,033 kgf/cm2 abs)
VN = Volume no estado normal (Nm3)
TN = Temperatura no estado normal (273 K)
PO = Presso de operao / sistema (kgf/cm2 abs)
VO = Volume de operao / sistema (m3)
TO = Temperatura de operao / sistema (oC + 273 K)
273 +T1 1,033 Nm3 = m3 *
273 *
P1 - (Rh . Pv)
TN TO
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Tabela 1 - Presso parcial de vapor de gua saturado
Temperatura oC Presso absoluta kgf/cm2
0 0,00619
5 0,00886
10 0,01251
15 0,01737
20 0,02383
25 0,03227
30 0,04324
35 0,05730
40 0,07516
45 0,09766
50 0,12571
1.2.5 - Relao de compresso
A relao de compresso dada por R = Pabs / Patm, onde Pabs a presso fornecida pelo compressor (abs.) e Patm a presso atmosfrica.
R (atm) = =
R(bar) = =
R(kgf/cm2) = =
Obs.: Os valores acima da presso atmosfrica so em relao ao nvel do mar.
A presso atmosfrica varia de acordo com a altitude, veja tabela 2.
Pef + Patm
Patm
Pef + 1
1
Pef + Patm
Patm
Pef + 1,013
1,013
Pef + Patm
Patm
Pef + 1,033
1,033
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Tabela 2 - Efeito da altitude na presso atmosfrica
Altitude
(m) Presso atmosfrica
(bar) Nvel do mar 1,013
500 0,945 1000 0,894 1500 0,840 2000 0,789 2500 0,737
Exemplo: Admitindo um volume inicial de 0,5 m3 de ar livre, qual ser o seu volume quando comprimido a uma presso manomtrica de 6 bar?
Soluo:
1o passo: Clculo da relao de compresso
R = = = 6,92
2o passo: Clculo do volume final
Vf = = = 0,07 m3
Pman + Patm
Patm
6 + 1,013
1,013
Vi
R
0,5
6,92
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1.2.6 - Escalas de temperaturas
100 oC 373,15 K
CELSIUS KELVIN FAHRENHEIT RANKINE
212 oF 671,67 R
0 oC
- 273,15 oC
273,15 K
- 459,67 oF0 K
32 oF 491,67 R
0 R
Ponto de vapor
Ponto do gelo
Zero absoluto
Relaes: T K = t oC + 273,15 T R = t oF + 459,67
t oC = (5/9) * (t oF - 32) t oF = 1,8 * t oC + 32
Onde: T = temperatura absoluta e t = temperatura relativa
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SEO 2 - PRODUO DO AR COMPRIMIDO
2.1 - Gerao do ar comprimido
Para a produo de ar comprimido so necessrios compressores, os quais comprimem o ar para a presso de trabalho desejada. Na maioria dos acionamentos e comandos pneumticos encontra-se, geralmente, uma estao central de distribuio de ar comprimido. No necessrio calcular e planejar a transformao e transmisso da energia para cada consumidor individual. A instalao de compresso fornece o ar comprimido para os devidos lugares atravs de uma rede tubular. Ao projetar a linha, devem ser consideradas a ampliao e aquisio de outros novos aparelhos pneumticos. Por isso necessrio superdimensionar ligeiramente a instalao para que mais tarde no venha constatar que ela est sobrecarregada. Uma ampliao posterior da instalao geralmente muito cara. A gerao ideal de ar comprimido, equipamentos e acessrios, demonstrada abaixo:
Compressor
Separador de Umidade
Sistema de Controle de Temperatura
Pulmo
Aftercooler
Sistema de Drenagem
Fig. 1: Equipamentos e acessrios ideais na gerao de ar comprimido.
2.2 - Ar aspirado
Muito importante o grau de pureza do ar. O ar aspirado pelo compressor deve ser limpo - no conter poeira, fuligem ou outras partculas slidas. Um ar limpo garante uma longa vida til da instalao. A utilizao correta dos diversos tipos de compressores tambm deve ser considerada. O ar quente menos denso que o ar frio, isto , mais leve. Portanto, se o ar aspirado pelo compressor for quente, o volume de ar dentro deste ser menor, diminuindo o rendimento do compressor. Neste caso, torna-se necessrio um resfriamento (ver Seo 3). Por isso, a temperatura importante - quanto mais frio o ar, maior ser o rendimento total da instalao. A tubulao de captao do ar deve apresentar as seguintes caractersticas: a) Dimetro do duto de suco - pelo menos 25 % maior do que o pisto do compressor. b) Menor comprimento e nmero de curvas possvel. c) Perda de carga mxima 0,08 kg/cm2. d) Velocidade entre 5,0 e 7,0 m/s.
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e) Distncias de 3 m do cho, parede ou teto evitando reflexo de ondas sonoras e vibraes.
2.3 - A casa do compressor
Os compressores so equipamentos responsveis pela pressurizao do ar ambiente. H dois tipos bsicos de compressores: I - De Deslocamento - So baseados no princpio de reduo de volume. Consegue-se a compresso, sugando o ar para um ambiente fechado (ex. um cilindro), e diminuindo posteriormente o seu volume neste ambiente. II - Dinmicos - Funcionam segundo o princpio de fluxo. Suco do ar de um lado e compresso no outro por acelerao da massa (turbina).
TIPOS DE COMPRESSORES
Compressor de mbolo
Compressor de Pisto
Compressor de Membrana
Compressor Rotativo
Turbo - Compressor
Turbo - Compressor
Radial
Turbo - Compressor
Axial
Compressor Multicelularde Palhetas
Compressor de ParafusosHelicoidais
Compressor Roots
Fig. 2: Tipos de compressores quanto ao processo de compresso. Os compressores de mbolo e rotativo so do tipo de deslocamento e os turbo - compressores so do tipo dinmicos.
2.3.1 - Compressor de mbolo
Compressor de pisto - Atualmente o mais utilizado. apropriado para baixas, mdias e altas presses. Seu range de cerca de 100 kPa (1 bar) at milhares de kPa.
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Entrada de ar
Sada de ar
Fig. 3: Compressor de pisto de um nico estgio.
b) Compressor de pisto de 2 ou mais estgios - Para a obteno de ar a presses elevadas, so necessrios compressores de vrios estgios de compresso. O ar aspirado comprimido pelo primeiro mbolo (pisto), refrigerado intermediariamente, para em seguida ser comprimido pelo segundo mbolo (pisto). O volume da segunda cmara de compresso menor em relao a primeira. Durante o trabalho de compresso se forma uma quantidade de calor, que tem que ser eliminada pelo sistema de refrigerao. Os compressores de mbolo podem ser refrigerados por ar ou gua. Para presses mais elevadas so necessrios mais estgios: at 400 kPa (4 bar) 1 estgio at 1500 kPa (15 bar) 2 estgios acima de 1500 kPa (> 15 bar) 3 ou mais estgios Admitindo-se uma compresso adiabtica, a potncia necessria para comprimir o ar depende do nmero de estgios do compressor. Assim sendo, sabendo-se a relao de compresso existente (item 1.2.5) e o desperdcio de ar encontrado (item 4.4), calcula-se automaticamente a potncia desperdiada no compressor, uma vez que ser necessrio um consumo de energia adicional para compensar estas perdas. A tabela 3 indica a potncia necessria para comprimir 100 dm3/s de ar normal, em kW.
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Tabela 3 - Potncia de um compressor tipo pisto em kW
P1 (kgf/cm2) 1 estgio 2 estgios 3 estgios
0,51 4,0 1,02 7,5 2,55 15,0 14,0 5,10 23,0 20,0 19,0 7,14 28,0 24,0 22,0
10,20 34,0 28,0 27,0 14,28 40,0 32,0 30,0 19,38 46,0 35,0 33,0
c) Compressor de membrana - So equipamentos de pequena capacidade, no lubrificados, onde uma membrana separa o mbolo da cmara de trabalho e o ar no tem contato com as peas mveis. Portanto, o ar comprimido est isento de resduos de leo. Estes compressores so utilizados com preferncia nas indstrias alimentcias, farmacuticas e qumicas.
2.3.2 - Compressores rotativos
a) Compressor rotativo multicelular - Composto de um compartimento cilndrico, com aberturas de entrada e sada, onde gira um rotor alojado excentricamente. O rotor tem palhetas que em rotao so deslocadas pela fora centrfuga, formando compartimentos nos quais o ar aprisionado, sofrendo gradual diminuio do volume com consequente aumento de presso. So compressores normalmente lubrificados, at 100 Hp. Vantagens deste compressor: - sua construo; - funcionamento silencioso, contnuo e equilibrado; - fornecimento uniforme de ar, livre de qualquer pulsao.
Compressor duplo parafuso (dois eixos) - Dois parafusos helicoidais, os quais, pelos perfis cncavo e convexo comprimem o ar que conduzido axialmente, reduzindo de volume e aumentando a presso.
Parafusos
Entrada de ar
Fig. 4: Compressor de deslocamento rotativo tipo parafuso helicoidal.
c) Compressor Roots - So mquinas rotativas que operam sem vlvulas. No h compresso dentro do corpo. O ar transportado de um lado para outro sem alterao de volume. A compresso obtida pela contra presso no instante em que a crista dos lbulos deixa descoberta a rea de descarga.
2.3.3 - Turbo compressores So adequados para o funcionamento com grandes vazes. Nestes compressores o ar colocado em movimento por uma ou mais turbinas, e esta energia de movimento ento transformada em energia de presso.
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a) Compressor axial - A compresso se processa pela acelerao do ar aspirado no sentido axial do fluxo, de modo a proporcionar a transformao de energia cintica em energia de presso.
b) Compressor radial - O ar impulsionado para as paredes da cmara e posteriormente em direo ao eixo, em seguida no sentido radial para outra cmara sucessivamente em direo sada. Para os diversos tipos de compressores apresentados, verifique atravs do grfico abaixo qual o compressor ideal para o processo.
5 10 50 100 500 1000 5000 10000 100000
1000500
10050
105
10,5
0,1Pre
sso
de
des
carg
a em
bar
Capacidade dm3
Pisto
Rotativo Centrfugo
Axial
Turbo
Fig. 5: Seleo do compressor ideal.
2.4 - Refrigerao do compressor
Devido ao aumento de temperatura que acontece quando o ar comprimido, uma forma de refrigerao necessria para que a temperatura no seja demasiadamente alta, para uma boa lubrificao e para evitar uma excessiva tenso trmica na estrutura da mquina. O resfriamento pode ser tanto a ar como a gua.
Hoje em dia, compressores refrigerados a ar, podem ter capacidades at 350 dm3/s ou estarem em trabalho contnuo a 14 bar. Esses tipos de compressores no devem trabalhar em espao fechado, pois a temperatura pode aumentar impedindo uma correta refrigerao.
Um mtodo comum de refrigerao do compressor atravs de uma camisa de gua. Existem diversos mtodos para fornecimento da gua fria a essas camisas de refrigerao:
- Circulao por termosifo: Utilizado para pequenos compressores de estgio nico e depende da conveco para fazer a circulao da gua que aquecida pelo compressor. A gua circula da camisa do compressor para um tanque de alimentao onde o calor dissipa.
- Circulao forada: No caso de grandes compressores com um nico estgio, a circulao por termosifo muito lenta para uma refrigerao adequada, sendo necessria a instalao de uma bomba para aumentar a velocidade de circulao da gua.
- Refrigerao por circuito aberto: No caso de compressores de vrios estgios, no h como se utilizar dos mtodos descritos anteriormente, devido a necessidade de dissipao de grande quantidade de calor. Nesse caso, deve-se ligar a camisa de resfriamento do compressor diretamente na rede de gua fria.
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A utilizao de uma vlvula controladora de temperatura evita o excessivo resfriamento, que pode provocar condensao dentro do cilindro acarretando o surgimento de corroso nos anis do pisto e nas paredes internas do cilindro, e ainda assegura o no desperdcio de gua. importante que a vlvula no interrompa totalmente o fluxo de gua pois, caso isso ocorra, a gua permanecer estagnada na regio do termostato, impedindo nova abertura. A temperatura da gua de sada do cilindro , em mdia, de 35o a 49o C.
Sistema de Drenagem
Sistema de Controle de Temperatura
Fig. 6: Refrigerao do Compressor por Circuito Aberto.
- Refrigerao por circuito fechado: Mtodo aplicado para grandes compressores, sendo o calor dissipado atravs de uma torre de dissipao ou um arrefecedor mecnico. Quando utilizado o resfriamento por circuito aberto, o consumo de gua muito grande. Outra vantagem de se utilizar o circuito fechado de se evitar a formao de depsitos na camisa do cilindro.
ideal que o controle de temperatura seja feito com uma vlvula de 3 vias, para evitar o desperdcio de gua e aproveitamento de energia.
SEO 3 - RESFRIAMENTO, SECAGEM E RESERVATRIO DE AR
3.1 - Resfriamento do ar
A finalidade de uma instalao de ar comprimido ministrar ar nos pontos de consumo nas melhores condies - limpo, seco e com o mnimo de queda de presso. Qualquer falha poder aumentar o desgaste de ferramentas; diminuir a eficincia em equipamentos como pistolas de pintura, e os custos operacionais sero maiores do que deveriam ser. Considerando a umidade, o ar atmosfrico contm sempre uma quantidade de vapor de gua, que pode ser definida como umidade relativa. A quantidade de gua que um determinado volume de ar pode conter, depende da sua temperatura. A capacidade de conter umidade aumentar com a elevao de temperatura e diminuir com uma queda da temperatura (veja fig. 7). Ela tambm diminui com o aumento de presso.
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0 10 20 30 40 50 60
-10
0
10
20
30
40
50
Tem
per
atu
ra
g de gua / m3 de ar
Fig. 7: Umidade relativa do ar. Embora seja necessrio o isolamento em linhas de vapor para reter o calor, esta aplicao inadequada em ar comprimido, principalmente entre o compressor e o acumulador (pulmo). Se a tubulao estiver isolada, a alta temperatura de descarga do ar comprimido pode ser suficiente para gerar a ignio espontnea dos depsitos de leo, sujidade, corroso, etc.
3.1.1 - Intercooler Resfriamento intermedirio feito entre os estgios num compressor de multi estgios. Sua funo resfriar o ar quente entre um estgio e outro. Esse resfriamento reduz o volume, o que aumenta o rendimento do compressor, mas ao mesmo tempo provoca a condensao de parte da gua contida no ar. necessrio drenar o condensado do intercooler. Esta drenagem pode ser feita por meio de um purgador, especfico para ar comprimido, conforme Fig. 8.
Purgador de BiaouPurgador Eletrnico
Compressor
Intercooler
Fig. 8: Intercooler.
3.1.2 - Aftercooler Em compressores de dois estgios com resfriador intermedirio (intercooler), boa parte da umidade retirada. Porm, o ar descarregado na linha a uma temperatura ainda elevada, devendo passar por um resfriador posterior, conhecido como aftercooler. Este, um trocador de calor de resfriamento que deve ser instalado aps o compressor para a obteno de uma melhor temperatura. A maior parcela de umidade contida no ar condensa nesses dois resfriadores,
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sendo eliminada, preferencialmente, por meio de separadores de umidade, instalados aps o aftercooler e no tanque de armazenamento (pulmo). A temperatura do ar, aps o aftercooler, depende do dimensionamento do mesmo e da temperatura do fluido refrigerante. Normalmente, o aftercooler refrigerado com gua da rede ou a ar, para pequenos compressores. A fim de evitar desperdcios da gua, pode-se utilizar uma vlvula controladora de temperatura para resfriamento. A perda de carga em um aftercooler no deve exceder a 0,2 bar. Nesse tipo de equipamento consegue-se temperaturas de sada do ar entre 10 e 15 oC acima da temperatura de entrada da gua, condies estas que satisfazem as exigncias normais de aplicao industrial.
Ar para o Pulmo
Sistema de Controlede Temperatura
Sistema de Drenagem
Ar do Compressor
Fig. 9: Aftercooler.
3.2 - Secadores
Embora seja eliminada a maior parte da umidade nos separadores, outra parte certamente condensar na instalao em pontos mais frios. Algumas aplicaes necessitam de ar extremamente seco e torna-se necessrio a aplicao de um secador especial para diminuir o ponto de orvalho. H trs tipos especiais: 3.2.1 - Secador de absoro qumica - consiste de um recipiente cheio com um produto qumico por onde passa o ar. Vapores de gua do ar so absorvidos pelo produto, que liquefazem e necessitam ser drenados. Quando todo o produto foi usado, o recipiente preenchido novamente. O ponto de orvalho do ar na sada deste tipo de secador, a presso da linha, 5 oC.
Ar Saturado100 %
Ponto deOrvalho
5oC
gua/SoluoDessecante
Dessecante
Fig. 10: Secador de absoro qumica. 3.2.2 - Secador por refrigerao - Incorpora uma unidade refrigeradora (como o frigorfico domstico) atravs do qual o ar passa.
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Este secador possui controles de temperatura que impedem que a gua congele dentro dele. Secadores deste tipo tem um ponto de orvalho de 2 oC, na sada do ar presso da linha. O ar refrigerado como pode ser visto, na figura 11, reaquecido pelo ar que entra, refrigerando-o e aumentando seu prprio volume.
15oC
18oC
2oC
Refrigerador
Ar mido
Fig. 11: Secador por refrigerao. 3.2.3 - Secador de adsoro - Consiste normalmente de dois recipientes iguais contendo um slido qumico com a textura de um favo de mel ou esponja. Esta textura fornece uma grande rea de superfcie s quais as pequenas gotculas aderem. A gua adsorvida superfcie deixando o produto intacto, ao contrrio de ser absorvido. Como o produto permanece intacto pode ser regenerado por aquecimento ou pela introduo de ar seco para limpeza.
3.3 - Reservatrio de ar (pulmo)
Instalado aps o aftercooler, o pulmo tem a finalidade de armazenar o ar comprimido para consumo e equalizar as presses das linhas. Quando no existir o aftercooler, este reservatrio serve para resfriamento do ar. Normalmente, as instalaes de ar comprimido so equipadas com um ou mais reservatrios de ar, que so dimensionados conforme a capacidade do compressor, seu sistema de regulagem, a presso de trabalho e o consumo mximo de ar do sistema. Volume do tanque em m3 =
m3 de ar livre consumido por minuto
queda de presso permissvel em kgf/cm2
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Do Aftercooler
Pulmo
Sistema de Drenagem
Vlvula de Segurana
Manmetro
Separador de Umidade
Parao Sistema
Fig. 12: Reservatrio de ar.
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3.4 - Carta de umidade ou carta psicromtrica
Bulbo mido ou Temperatura de saturao oC
Umidade relativa
Entalpia do ar seco saturado kJ/kgTemperatura do bulbo seco oC
Volum
e especfico do ar seco m3/kg
Massa de gua kg/massa de ar kg(umidade)
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A carta de umidade ou carta psicromtrica um meio grfico que auxilia no clculo de balanos materiais e de energia em misturas vapor dgua - ar e vrios parmetros associados como: a) umidade relativa constante; b) volume mido constante; c) linhas de resfriamento adiabtico = linhas psicromtricas ou de bulbo mido (apenas para vapor dgua; d) curvas de 100 % de umidade relativa (idntica a 100 % de umidade absoluta) ou curva de ar saturado. A carta consiste de um conjunto de coordenadas: umidade (U) e temperatura (temperatura do bulbo seco), juntamente com os parmetros citados acima. indispensvel que se entenda as seguintes definies:
3.4.1 - Umidade O ar atmosfrico contm sempre certa quantidade de vapor de gua que chamamos umidade absoluta e se expressa em massa de vapor dgua (kg) por massa de ar seco (kg).
3.4.2 - Umidade relativa Relao entre a umidade do ar e a umidade de saturao em %.
3.4.3 - Umidade de saturao do ar Quantidade mxima de vapor de gua contida no ar. A capacidade do ar para conter vapor dgua aumenta com a temperatura e diminui ao aumentar a presso.
3.4.4 - Calor mido a capacidade calorfica de uma mistura ar - vapor dgua expressa em 1 lb ou 1 kg de ar totalmente seco: CS = Cpar + (Cpvap. H2O) . U Cpar = 1,0 kJ / kg.K = 0,24 Btu / lb.
OF Cpvap.H2O = 1,88 kJ / kg.K = 0,45 Btu / lb.
OF U = umidade
3.4.5 - Volume mido o volume em 1kg de ar seco mais o vapor da gua no ar.
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3.4.6 - Temperatura de bulbo seco a temperatura comum do gs.
3.4.7 - Temperatura de bulbo mido a temperatura registrada no equilbrio entre a gua de evaporao em torno do sensor de temperatura e a temperatura do bulbo seco. A idia da temperatura de bulbo mido est baseada no equilbrio entre as taxas de transferncia de energia para o bulbo e de evaporao da gua. Esta temperatura est situada na curva de 100 % de umidade relativa (curva de ar saturado).
3.4.8 - Resfriamento adiabtico O ar resfriado e umidificado, enquanto que uma pequena parte de gua recirculada evaporada. As linhas de resfriamento adiabtico so linhas de entalpia quase constante para a mistura ar/gua (1 a 2 % de erro). Entretanto, pode-se corrigir o valor de entalpia saturada quanto ao desvio que ocorre para uma mistura vapor dgua/ar no saturado, utilizando-se as linhas de alvio de entalpia que aparecem na carta.
3.4.9 - Ponto de orvalho Quando o ar resfriado a presso constante, ele atinge uma temperatura na qual a umidade comea a condensar, esta temperatura conhecida como ponto de orvalho. Exemplo: Utilizando a carta psicomtrica, determinar: a) temperatura do ponto de orvalho; b) umidade; c) umidade relativa; d) volume mido; para ar mido a uma temperatura de bulbo seco igual a 90 oF e uma temperatura de bulbo mido igual a 70 oF. Soluo: TBS = 32,5 oC e TBU = 21 oC a) Tpo = 15,5 oC b) U = 0,011 kg H2O / kg ar c) UR = 37 % d) V = 0,88 m3 / kg
Onde: TBS = temperatura do bulbo seco TBU = temperatura do bulbo mido Tpo = temperatura do ponto de orvalho U = umidade UR = umidade relativa V = volume mido
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SEO 4 - DISTRIBUIO DO AR COMPRIMIDO
4.1 - Sistema de ar comprimido
Um sistema completo de ar comprimido compreende 3 componentes principais: Compressor - o responsvel pela gerao do ar comprimido dentro das condies de vazo e presso impostas pelo processo. Rede principal - so as tubulaes e acessrios que garantem a correta distribuio do ar com a menor perda de carga possvel e com boa qualidade. Pontos de consumo - so os equipamentos utilitrios, tais como mquinas injetoras, ferramentas pneumticas, bombas, instrumentao, etc.
4.2 - Objetivo
Um sistema de ar comprimido tem como principal objetivo fornecer ar para todos os equipamentos consumidores com a menor perda de carga possvel, atravs do menor consumo de energia e dentro das condies de qualidade impostas pelo processo.
4.3 - Lay-out
A definio do lay-out da rede visa a otimizao da distribuio do ar, isto , obter uma instalao mais econmica e com baixas perdas de carga, atravs da anlise de todos os pontos de consumo, bem como suas presses, inclusive previses futuras, para se definir o menor percurso da tubulao. Quanto ao tipo de rede a ser empregado, se circuito fechado ou circuito aberto, devem ser analisadas as vantagens e desvantagens de cada uma. A grande vantagem do circuito fechado que se ocorrer um grande consumo inesperado de ar em qualquer ponto de consumo, o ar pode ser fornecido de duas direes. Isto reduzir a queda de presso e equilibrar a presso do ar em toda a rede. Todas as tubulaes secundrias (ramais) devem ser tomadas pela parte superior das tubulaes primrias (linha principal), pois possibilitam a retirada de ar mais seco.
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Compressor
Tubulao Primria(Linha Principal)
Tubulao Secundria(Ramal)
Pontos deConsumo
Fig. 13: Lay-out ideal para um sistema de ar comprimido.
4.4 - Vazamento mnimo de ar
Num sistema ideal de ar comprimido, o valor das perdas por vazamentos no deve exceder a 5 % da capacidade gerada. Porm, comum observarmos em instalaes taxas de perdas por vazamentos de 10 a 20 %. Podemos notar a existncia de um vazamento de algumas formas, por exemplo: - prximo ao ponto consumidor, atravs do rudo caracterstico causado pelo vazamento; - nas tubulaes, acessrios de linha ou engates que estejam prontamente acessveis. No caso de tubulaes altas ou localizadas em galerias subterrneas, tal deteco torna-se difcil, sendo necessrio a utilizao de detectores especiais que funcionam pelo princpio do ultra-som. Uma vez detectado o vazamento, o prximo passo determinar a quantidade de ar comprimido perdida. A tabela 4 mostra a descarga livre de ar atravs de orifcios.
Tabela 4 - Descarga de ar atravs de um orifcio (Ndm3/s)
Pressomanomtrica
bar
0,51,02,55,07,0
0,060,080,140,240,33
0,220,330,580,981,43
0,971,402,393,664,65
2,42,94,86,88,6
5,46,610,215,619,5
15,519,630,856,774,0
0,5 mm 1 mm 2 mm 3 mm 5 mm 10 mm
Dimetro do orifcio
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Nota: dm3/s * 3,6 = m3/h
4.5 - Dimensionamento da rede de distribuio
O dimetro deve ser escolhido de maneira que, se o consumo aumentar a queda de presso entre o pulmo e o ponto de utilizao no ultrapasse 10 kPa (0,1 bar). Se ultrapassar, a rentabilidade do sistema prejudicada, diminuindo consideravelmente sua capacidade. Para a escolha do dimetro da tubulao, deve-se considerar: - a vazo - o comprimento da tubulao - a queda de presso (admissvel) - a presso de trabalho - o nmero de pontos de estrangulamento da rede
4.5.1 - Velocidade adequada para ar comprimido
6 a 9 m/s
4.5.2 - Critrio da velocidade
d = 14,56 *(Q/(R*V))1/2
onde: d - dimetro interno da tubulao (cm) Q - vazo de ar (Nm3/min.) R - relao de compresso (adimensional) V - velocidade de escoamento (m/s)
4.5.3 - Critrio da perda de carga
d = ((0,842 * Leq * Q2)/( P * R))1/5
onde: d - dimetro interno da tubulao (cm) Q - vazo de ar normal (Nm3/min.)
R - relao de compresso = P2/P1 (adimensional)
P - perda de carga total (kgf/cm2)
Leq - comprimento equivalente na tubulao (m)
P2 - presso de trabalho (kgf/cm2 abs)P1 - presso atmosfrica (kgf/cm2 abs)
4.5.4 - Rgua de Clculo
Um mtodo rpido e simples para se obter o dimetro da tubulao a utilizao da Rgua de Clculo para Ar Comprimido, baseada nos critrios da velocidade e da perda de carga. Atravs dela, podemos obter ainda a perda de ar por vazamentos existentes na instalao, quantificando as perdas de energia nos compressores.
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As perdas de carga localizadas esto mostradas em uma das escalas da rgua.
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4.5.5 - Exemplos
Exemplo 01 - Determinar o dimetro necessrio para uma tubulao que dever transportar 10 Nm3/min de ar, quando comprimido presso de 7,0 kgf/cm2. Soluo: Matemtica: 1o passo: Clculo da relao de compresso: R = = = 7,8 2o passo: Clculo do dimetro, considerando a velocidade de 7,0 m/s. d = 14,56 (Q / R * V)1/2 d = 14,56 (10 / (7,8 * 7,0))1/2 = 6,2 cm = 2 (dimetro comercial) Rgua de clculo:
Utilizando a rgua de clculo, na escala critrio da velocidade, desloque o cursor fazendo coincidir 10 Nm3/min na escala de vazo (Q) com 7,8 na escala de relao de compresso (R). Logo, para velocidades entre 6 e 9 m/s, l-se o dimetro interno da tubulao igual a 6,2 cm ou 2 (valor comercial). Exemplo 02 - Considerando os dados do exemplo 01, qual a perda de carga nos 150m de comprimento da tubulao, onde existem 03 vlvulas globo e 02 curvas de 90o? Soluo: Rgua de clculo: Atravs da rgua de clculo, na escala de perdas localizadas, com 2 ou 6,2 cm de dimetro (D), tem-se os seguintes comprimentos equivalentes: - Vlvula globo = 27,5 x 3 = 82,5 m - Curva 90o = 1,3 x 2 = 2,6 m - Comprimento efetivo da tubulao = 150 m - Comprimento total = 235,1 m Ainda utilizando a rgua de clculo, na escala critrio da perda de carga, desloque o cursor at coincidir 10 Nm3/min (Q) com 7,8 (R). Com o valor do dimetro 6,2 cm, encontrado anteriormente, verifica-se que P = 0,118 kgf/cm2 a cada 100m. Portanto: P = 0,118 kgf/cm2 ----- 100 m x ----- 235,1 m onde x = perda de carga total = 0,277 kgf/cm2
Pef + Patm Patm
7,0 + 1,033 1,033
~
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Matemtica: d = ((0,842 Leq Q
2)/(P R))1/5
6,2 = ((0,842 235,1 102)/(P 7,8))1/5 P = 0,277 kgf/cm2 Exemplo 03 - Em uma rede de ar comprimido existe um pequeno vazamento atravs de um orifcio de 2 mm de dimetro. A presso de ar comprimido de 6 bar. Qual a quantidade de ar desperdiada? Soluo: Matemtica: 1o passo: Interpolar a tabela 4 utilizando a presso de 6 bar e o dimetro de 2 mm: (5 - 7) (3,65 - 4,65) (5 - 6) (3,65 - y) Onde y = quantidade de ar desperdiada = 4,15 Ndm3/s Rgua de clculo: R = = Atravs da rgua de clculo, na escala descarga de ar, desloque o cursor fazendo coincidir o valor da relao de compresso 6,92 com o valor do dimetro do orifcio 2 mm, e a seta indicar o valor da descarga de ar nesse orifcio: 4,20 Ndm3/s.
* *
* * * *
Pef + Patm
Patm 6 + 1,013
1,013
=
6,92 =
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seo 5 - acessrios para linhas de ar comprimido
5.1 - Purgadores
5.1.1 - Purgador eletrnico temporizado
Aplicaes:
Eficaz, principalmente, em sistemas com grande quantidade de leo, como compressores e pulmes.
Caractersticas:
- De descarga intermitente, que se d pela atuao de uma vlvula com intervalo e durao temporizados. - Dimetro de 3/8. - Rel de estado slido.
5.1.2 - Purgador de bia
Entrada deCondensado
Sada deCondensado
Fluxo de ar
Caractersticas: - De descarga contnua e perfeito funcionamento garantido por um tubo de equilbrio conectado ao corpo do purgador e ao sistema, permitindo um fluxo positivo do ar e a entrada do condensado. Caso no haja este tubo de equilbrio, o condensado que vier em seguida ficar retido antes da conexo de entrada, alagando o sistema. - Quando fechado, o nvel do lquido atua como elemento de vedao, prevenindo vazamento de gs. Esses purgadores devem ser instalados o mais prximo possvel do ponto de drenagem.
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5.2 - Separadores de umidade
Eliminam as gotculas suspensas no fluxo, principalmente, quando h altas velocidades. O ar, ao entrar no separador, sofre uma reduo de velocidade e mudana de direo, devido a sua baixa inrcia. Porm, as gotculas em suspenso no possuem essa facilidade, ao chocarem contra as chicanas, tendem a se agrupar, formando gotas maiores, portanto, caindo ao ponto inferior do separador. A instalao tpica de um separador mostrada na figura abaixo:
Separador de UmidadeVertical Separador de Umidade
Horizontal
Purgador de Biapara Ar Comprimido
Purgador de Biapara Ar Comprimido
5.3 - Filtros, reguladores e lubrificantes
5.3.1 - Filtros Y
Entrada de ar
So filtros de construo simples, onde a reteno de partculas slidas feita atravs de uma tela de ao inox perfurada ou de uma malha (no caso de reteno de particulado menor).
Tais filtros devem ser utilizados antes de purgadores e vlvulas reguladoras.
5.3.2 - Filtros com elemento de nylon
Servem como pr-filtro em aplicaes como sistemas pneumticos, tendo capacidades de reteno de 5 a 25 m, tanto de partculas slidas como lquidas.
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Entrada de ar Sada de ar(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
O ar comprimido contaminado (1) direcionado para dentro do copo (2) atravs do disco (3). Nesse ponto, ocorre uma separao preliminar, permitindo que a maior parcela de lquidos e slidos passem para o reservatrio (4) distante da regio de turbulncia. O ar ento filtrado pelo elemento filtrante de malha de nylon antes de ser direcionado para o sistema. A eliminao dos lquidos e slidos retidos no reservatrio se d atravs do auto-dreno. Quando o nvel de lquido no copo aumenta, a bia (5) se eleva, fazendo com que a presso do sistema atue sobre o pisto, o qual abre a vlvula de descarga principal (6). Havendo a queda do nvel de lquido, a bia se desloca para baixo, fechando a vlvula de descarga. Sob presso zero, o dreno automtico estar aberto, permitindo que o lquido seja drenado.
Pr-filtro - Filtro para aplicaes gerais
Filtro para fornecer ar comprimido de alta qualidade para aplicaes gerais em sistemas pneumticos. Instalao: Antes de filtros coalescentes Caractersticas: - Ampla rea de filtragem. - Dreno automtico.
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Benefcios: - Longa vida til e baixa perda de carga. - Elimina a necessidade de superviso.
5.3.3 - Filtro regulador
Fornece ar comprimido de alta qualidade em sistemas pneumticos que necessitam de controle preciso de presso. Instalao: Antes de filtros coalescentes. Caractersticas: - Combinao compacta filtro/regulador - Boas caractersticas de vazo e regulagem - Dreno automtico Benefcios: - Controle preciso de presso - Pode ser utilizado em diferentes aplicaes - Elimina a necessidade de superviso
Filtro/regulador miniatura
Fornece ar comprimido de alta qualidade em sistemas pneumticos que necessitam de controle preciso de presso, onde o espao seja restrito e as vazes sejam baixas.
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Caractersticas: - Remoo de 100 % da umidade e 99,99 % do vapor de leo. - Pequeno e eficaz. - Fcil ajuste. Benefcios:
- Proteo garantida. - Utilizado em atuadores pneumticos - Amplo range de ajuste para diferentes aplicaes.
5.3.4 - Filtros coalescentes
So filtros que possuem uma grande eficincia na eliminao do leo e gua contidos no ar. A coalescncia representa a coleta de partculas finas em suspenso e, atravs da coeso, a transformao em partculas maiores, facilitando o processo de remoo.
O ar flui para dentro do elemento filtrante, composto de um labirinto de microfibras que ir barrar as partculas slidas (inclusive menores que 1m). Gotculas de gua e leo, ao passarem pelo elemento, se chocam contra as microfibras, sendo retidas em funo das foras de atrao intermoleculares existentes. Pelo princpio da coalescncia, essas gotculas iro se reunir formando gotas maiores. Uma camada plstica porosa reveste externamente o elemento, favorecendo o acmulo de lquidos, at que essa massa seja suficientemente pesada para se deslocar para o reservatrio, por onde drenada.
Filtro coalescente ultra fino
Filtro de alta eficincia na remoo de leo. Aplicado em cabines de pintura, fornecimento de ar para mscaras, instrumentao, etc. Caractersticas: - Dreno automtico - Indicador de saturao Benefcios:
- 100 % de remoo de gua - Permite manuteno programada - Elimina a necessidade de superviso
5.3.5 - Filtro de carvo ativado
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So filtros que permitem a eliminao de odores do ar provocados pela presena de hidrocarbonetos ou outras substncias.
O elemento consiste de um cilindro contendo grnulos de carvo ativado envolvidos por camadas de borosilicato, que iro absorver odores e vapores de hidrocarbonetos. A constante absoro faz com que a cpsula passe a mudar de cor, adquirindo tom avermelhado. Essa mudana indica o momento da troca do elemento.
Aplicao: Indstrias alimentcias (embalagens) e farmacuticas. Caractersticas: - Indicador de passagem de leo - Elimina o leo e o odor Benefcios: - Elimina a possibilidade de contaminao
5.3.6 - Lubrificadores
Quando da utilizao do ar para acionamentos de motores, cilindros, vlvulas, etc., necessrio a instalao de um lubrificador, para garantir e controlar a injeo de leo que tem por objetivo reduzir o atrito entre as partes mveis desses equipamentos. Tais lubrificadores necessitam de uma determinada quantidade de ar para poder pulverizar o leo, devendo ser de fcil regulagem e sendo capazes de trabalhar com fluxo
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varivel de ar sem a necessidade de reajustes.
O tipo de leo a ser utilizado deve ser indicado pelo fabricante do equipamento, devendo ser evitados leos com aditivos, uma vez que os mesmos so eliminados do sistema sob forma de vapor sendo, portanto, txicos.
Os lubrificantes devem ser instalados antes e o mais prximo possvel dos equipamentos consumidores. Benefcios: - Atende as variaes de vazo. - No requer mo-de-obra especializada. - tima rangeabilidade de presso e vazo.
5.4 - Vlvulas de controle de presso e temperatura
Vlvula redutora de presso de ao direta
Caractersticas:
So recomendadas para reduo de presso em um nico equipamento e em aplicaes onde no haja variaes muito bruscas de presso na entrada da vlvula ou grandes variaes de fluxo. No so recomendadas para condies de fluxo crtico (onde a presso de sada seja igual ou menor que metade da presso de entrada). Seu projeto compacto permite que ela seja ideal para aplicaes prximas aos equipamentos, garantindo controle preciso da presso, oferecendo uma alternativa de baixo custo em relao s vlvulas operadas a pisto, piloto ou diafragma. Vlvula redutora de presso auto-operada Caractersticas:
- So recomendadas para fornecimento de ar para vrios equipamentos, pois o fluxo poder variar de zero sua capacidade mxima, uma vez que a vlvula, atravs do piloto, no permite grandes variaes de presso na sada. - Atravs de um piloto pneumtico, consegue-se variar a presso de ajuste distncia. Benefcios: - No necessita de energia externa para acionamento, portanto, reduz os custos de instalao e operao. - Podem ser utilizadas em reas classificadas, isto , com riscos de exploso.
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Vlvula de controle com assento resiliente Caractersticas: - Melhor vedao, ANSI classe VI. - Obturador com anel de teflon para fluidos de temperatura at 200oC. - Necessitam de energia externa - Conferem maior preciso de controle Vlvula de alvio de presso para ar comprimido Caractersticas:
- So recomendadas para o alvio de presso em sistemas de ar. Seu fluxo poder variar de zero sua capacidade mxima, no permitindo presses superiores s ajustadas no piloto.
Benefcios: - No necessita de energia externa para acionamento, portanto, reduz os custos de instalao e operao. - Podem ser utilizadas em reas classificadas, isto , com riscos de exploso.
Vlvula de alvio
Vlvularedutora de
presso
Vlvula controladora de temperatura de ao direta, para resfriamento
Idem a vlvula redutora de presso de ao direta, diferenciando o acionamento da sede principal, que neste caso feito por um termostato de expanso lquida. Vlvula controladora de temperatura auto-operada, para resfriamento de lquidos Idem a vlvula redutora de presso auto-operada, diferenciando apenas o piloto, neste caso de temperatura, que acionado por um termostato de expanso lquida.
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5.5 - Medidores de vazo
Medidor de Vazo Placa de Orifcio So usados para medir a vazo em massa do ar para permitir o controle do processo, garantindo a qualidade requerida do produto final. A medio de vazo permite fazer uma correta distribuio de custos. Quando utilizamos o ar comprimido fundamental conhecer quanto deste ar estamos aplicando em cada fase do processo, para permitir associar este custo ao custo final do produto ou servio. Princpio de funcionamento: A placa de orifcio instalada na tubulao, gerando um diferencial de presso quando o fluido passa atravs dela. Este diferencial de presso medido via linhas de impulso por um transmissor de presso diferencial que o converte em sinal analgico que pode ser enviado para um computador de vazo ou display remoto, informando a vazo instantnea do sistema. Benefcios:
- controlar processos - alocar custos - identificar maiores usurios de energia - monitorar a eficincia de processos - verificar a eficincia do compressor - fornecer informaes de gerenciamento - rangeabilidade 4:1
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Medidor de rea Varivel com Cone Mvel
Transmissor de temperatura Transdutor
Vlvula de bloqueio a montante Vlvula de bloqueio
a jusanteTransmissor depresso
Transmissor de pressodiferencial com manifoldde trs vias
Computador de vazo
Caracterstica principal: O desenvolvimento especial do contorno do cone deste medidor fornece uma relao linear entre o sinal de presso diferencial e a vazo do medidor. Por exemplo: um acrscimo de 10% da presso diferencial resulta em um aumento de 10% na vazo. Caso que no acontece no medidor placa de orifcio, pois nesse a relao de presso diferencial e vazo uma funo quadrtica. Veja grfico abaixo:
Pre
sso
dif
eren
cial
Vazo
(1)
(2)
(1) rea varivel por carga de mola(2) Placa de orifcio
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Princpio de funcionamento:
Este medidor opera pelo princpio de rea de fluxo varivel. Isto , a rea de um orifcio anular variada pelo movimento de um cone, que se move axialmente contra a resistncia de uma mola de preciso, produzindo uma presso diferencial a qual medida por um transmissor de presso diferencial. Benefcios:
- instalao compacta - gerenciamento de custo de energia - aplicaes em controle e processos - balano de cargas em compressores - range de presso at 200 barg - range de temperatura at 450oC - rangeabilidade de 100:1
5.6 - Vlvula de esfera
Caractersticas:
- Fcil identificao de abertura e fechamento da vlvula. - Boa classe de vedao. - Fcil operao e manuteno.
5.7 - Vlvula de reteno
Utilizada para evitar o contra-fluxo e contra-presses nas tubulaes. H 3 tipos principais: Tipo pisto
SentidodoFluxo
nica pea mvel
Pequena fora para abertura
Cabea da sede guiada
Alta capacidade (Kv)
Baixaperdade Carga
O fluxo passa pela vlvula deslocando o pisto para cima, permitindo a passagem do fluido. No sentido oposto, atravs da gravidade ou da contra-presso, o pisto fecha a vlvula evitando o contra-fluxo. Tipo disco
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CorpoDisco
Retentor de mola
Mola
O fluxo entra pela vlvula deslocando o disco contra a mola, abrindo a mesma e permitindo a passagem do fluido
pela sede da vlvula. No sentido contrrio, a mola empurra o disco contra a sede impedindo a passagem de fluido que, aplicando presso sobre o disco, contribui para o fechamento da vlvula. Quando montadas sem mola, na direo vertical e sentido ascendente, o fechamento se d por gravidade.
Tipo Wafer
Corpo
Portinhola
Esta vlvula possui uma portinhola em seu interior que permite a passagem do fluido no sentido de fluxo. Na eminncia do contra-fluxo, a portinhola se fecha por gravidade e a vedao estanque garantida pela contra-presso do sistema sobre a portinhola.
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NDICE DE DISQUETES E SLIDES
Disquetes No. 1, 2 e 3
Apresentao de Slides
em Power Point 4
Disquetes No. 1 e 2
Texto do OU
em Word 6
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Requerimentos para a instalao em seu computador
Windows 3.1 / Word 6.0 / PowerPoint 4.0
O texto deste Open University foi produzido em Word 6.0 e os slides foram
reproduzidos utilizando PowerPoint 4.0
Instrues para a Instalao
Disquete / Transparncias
Este disquete contm todos os slides em PowerPoint 4.0. Para instalar o arquivo:
1. Insira o disquete no drive A.
2. Abra o Gerenciador de Arquivos.
3. Selecione o drive A.
4. Click duas vezes em INSTALL.EXE.
5. Siga as instrues que aparecero na tela.
6. Um novo grupo de programas ser criado Ar Comprimido.
7. V para o diretrio c:\ arcompr
8. Click duas vezes em descon.bat
9. Click duas vezes no cone O.U.: Ar Comprimido para aparecer os slides.
Disquete / Texto
Estes disquetes contm todo o texto em Word 6.0. Para instalar o arquivo:
1. Insira o disquete no drive a.
2. Abra o Gerenciador de Arquivos.
3. Selecione o drive a.
4. Click duas vezes em INSTALL.EXE.
5. Siga as instrues da tela.
6. Um novo grupo de programas ser criado Ar Comprimido .
7. V para o diretrio c:\ arcompr
8. Click duas vezes em descon.bat
9. Click duas vezes no cone O.U.: Ar Comprimido para aparecer o texto.
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Departamento de Marketing
TREINAMENTO
Projeto Open University
ndice de Slides
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Referncia Bibliogrfica: Introduo Pneumtica - FESTO