ManualPneumatica-ARComprimido BOSCH, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Elétrica

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Conteúdo

• 1. Tecnologia de ar comprimido
• O ar comprimido .................................................
• Benefícios do sistema .........................................
• Fundamentos físicos ...........................................
• Símbolos de unidades e fórmula .........................
• do ar comprimido ................................................ Características físicas de desempenho
• 2. Geração de ar comprimido
• Compressores dinâmicos ....................................
• ou volumétrico .................................................... Compressores de deslocamento positivo
• 3. Regulagem de pressão
• Regulagem de pressão ......................................
• comprimido 4. Condicionamento do ar
• conforme DIN ISO 8573- Classes de qualidade de ar comprimido
  • ..........................................................................
• Resfriamento .....................................................
• Secagem ............................................................
• Filtragem ...........................................................
• comprimido 5. Dimensionamento do sistema de ar
• Tamanho de compressor ...................................
• Volume do Reservatório ....................................
• Rede de ar .........................................................
• Rede de fornecimento .......................................
• Tubulações ........................................................

3 Pressão Indicada – pg [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”.

3 Pressão Absoluta – pabs [bar] A pressão absoluta “p (^) abs” 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

Pü

P^ u

P^ am

b

P^ abs

100% Vácuo

Subpressão

EWL-D004/P

Pressão barométrica

P amb = pressão ambiente P u = subpressão Po = pressão efetiva P abs = 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 (^) de fórmulaSímbolo de unidadeSímbolo Denominação Compri- mento l^ m^ metro Superfície A^ m^2 metroquadrado

Volume V^ m^3 metrocúbico (1) Massa m kg kilograma Densidade kg/m 3 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: 3 Temperatura 3 Volume 3 Pressão 3 Volume do fluxo 3 Características do fluxo As correlações são descritas como seguem.

3 Características de temperatura-volume- 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,

Se a temperatura é aumentada para um volume constante, conseqüentemente a pressão se eleva.

P___ 0 T 0 = ___ p 1 T 1

Pressão efetiva

Se o volume é diminuído para uma temperatura constante, conseqüentemente a pressão cai.

p 0 x V 0 = p 1 x V 1

Se a temperatura é aumentada em pressão cons- tante, conseqüentemente o volume aumenta.

V___ 0 T 0 = ___ V 1 T 1

3 Volume 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 (m 3 ) a uma temperatura de 20 ºC e 1 bar.

3 Volume sob condições normais 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 bar (^) abs = 101.325 Pa 273,15 K = 0 ºC

3 Volume de trabalho Vop [Bl, Bm^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.: 3 - 1m^3 a 7 barg significa que 1m^3 de ar sem compressão é comprimido a 7barg = 8bar (^) abs e acresce somente 1/8 do volume original.

3 Volume do fluxo V [l/min, m^3 /min, m^3 /h] O volume do fluxo de ar é o volume (l ou m 3 ) por unidade de tempo (minutos ou horas). A distin- ção é feita considerando as informações abaixo, referentes à geração de ar comprimido (com- pressor): 3 Volume do fluxo do deslocamento do pistão (capacidade de entrada) 3 Volume do fluxo (volume fornecido)

3 Volume do fluxo do deslocamento do pistãoVpdf [l/min, m^3 /min, m^3 /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, m 3 /min ou alternativa- mente em m 3 /h.

2 Volume de fluxo

1 barabs 8 barabs

Volume de fluxo + 8% = Volume normal de fluxo

EWL-D005/P

20 ºC 0 ºC

3 Volume do fluxo V [l/min, m^3 /min, m^3 /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, m^3 /min ou alternativamente em m 3 /h. O volume do fluxo efetivo, ex.: volume de forneci- mento necessário, é uma informação essencial para o dimensionamento do compressor.

3 Compressor de fluxo radial 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: 3 Compressores de palhetas 3 Compressores de parafuso 3 Compressores de lóbulo 3 Compressores de anel líquido

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: 3 Compressores de pistão 3 Compressores de diafragma 3 Compressores sem pistão As características comuns de compressores do tipo deslocamento positivo ou volumétrico são suas pequenas capacidades volumétricas e forne- cimento de altas pressões.

3 Compressor de palhetas 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.

3 Compressor de parafuso 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: 3 Unidade de dimensões reduzidas 3 Fluxo de ar contínuo 3 Baixa temperatura de compressão (no caso de resfriamento por óleo)

3 Compressor de lóbulos ou roots 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: 3 Não há pistão rotativo 3 Não necessita de lubrificação 3 O ar é isento de óleo 3 Sensível com pó e areia

3 Compressor de anel líquido 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: 3 O ar é isento de óleo 3 Baixa sensibilidade contra sujeira 3 Baixa eficiência 3 Um líquido separador é necessário porque o líquido auxiliar é bombeado continuamente na câmara de pressão

Tipos de Compressores

Tipo Símbolo Diagramafuncional Pressão [bar] (^) fluxo[mVol. do (^3) /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.

Compressor de anel líquido 10

Compressor de parafuso 22 750

Compressor de lóbulos ou roots 1,6 1.

Compressor de fluxo axial 10 200.

Compressor de fluxo radial 10 200.

Regulagem de pressão

No sistema de ar comprimido a distinção é feita entre as seguintes faixas de pressão: Baixa, Média, Alta e Ultra-alta.

3 Faixa de pressão baixa até 10 bar É a faixa de utilização mais comum entre os profissionais independentes e a produção indus- trial para ferramentas pneumáticas.

3 Faixa de pressão média até 15 bar Tipicamente usada em sistemas de ar para cons- trução de veículos e manutenção.

3 Faixa de pressão alta até 40 bar Usada em máquinas de sopro no processamento de plástico, para ligar grandes motores diesel e para testar redes de fornecimento de ar.

3 Faixa de pressão ultra-alta até 400 bar Preferida para aplicações especiais como equipa- mentos de mergulho e respiração, assim como compressão e armazenagem de gases técnicos.

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: 3 A pressão de descarga (pressão de sistema) 3 A pressão de entrada 3 O volume de fluxo descarregado 3 A energia elétrica consumida pelo motor do compressor 3 A umidade atmosférica deixada pelo compressor A regulagem da pressão de descarga do compres- sor é a variável mais importante se comparada às outras variáveis controladas.

3 Definições de pressão 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:

3 Sistema de pressão ps [barg] O sistema de pressão p (^) s é a pressão produzida na saída do compressor após o retorno da válvula.

3 Pressão-limite pmax [barg] A pressão-limite p (^) max é a pressão na qual o com- pressor corta o fornecimento de ar. A pressão- limite p (^) max 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 p (^) max deveria ser de 0,5 a 1,0 bar mais alta que a pressão mínima (ex.: pressão mínima 9 bar, pressão-limite 10 bar).

3 Pressão objetivo psT [barg] O sistema de pressão objetivo p (^) sT é a pressão mínima que tem que existir no sistema de forneci- mento.

5 Sistema de ar comprimido,métodos de controle

Var.1 Var.

Caract. de pressão

Caract. de pressão

Caract. de pressão t V tV

Caract. de energia elétrica

Caract. de energia elétrica

30% L^1

L 2

0% L^0

100%

[kW ]

[t]

[t]

PNS

P MIN

P MAX

[P]

30%^ L^1

L 2

0% L^0

100%

[kW ]

[t]

[t]

P N P NS

P MIN

P MAX

[P]

L 2 0% L^0

100%

[kW ]

[t]

[t]

P N P NS

P MIN

P MAX

[P]

Caract. de energia elétrica Controle inativo

Controle liga / desliga

Controle liga / desliga atrasado

EWL-D016/P

P N = Sistema de pressão PNS = Sistema de pressão de valor objetivo P MIN = Pressão mínima de entrada PMAX = Pressão-limite de fornecimento L 0 = Ponto morto L 1 = Operação s/ carga L 2 = Operação c/ carga Tv = Elemento de tempo

3 Pressão interna pi [barg] A pressão interna pi refere-se à pressão interna no compressor de pistão helicoidal até a pressão mínima na válvula de retorno.

3 Pressão de entrada pmin [barg] A pressão mínima de entrada p (^) min 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.

3 Partículas sólidas no ar comprimido 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.

3 Óleo no ar comprimido 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.

3 Água no ar comprimido 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/m^3

Ponto de vapor ºC

Umidade máx. g/m 3

Ponto de vapor ºC

Umidade máx. g/m^3

• 5 3,2380 0 4,868 5 6,
• 10 2,1560 10 9,
• 15 1,3800 15 12,
• 20 0,8800 20 17,
• 25 0,5500 25 22,
• 30 0,3300 30 30,
• 35 0,1980 35 39,
• 40 0,1170 40 50,
• 45 0,0670 45 64,
• 50 0,0380 50 82,
• 55 0,0210 55 103,
• 60 0,0110 60 129,
• 70 0,033 70 196,
• 80 0,0006 80 290,
• 90 0,0001 90 417,

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: 3 Umidade máxima 3 Umidade absoluta 3 Umidade relativa 3 Ponto de vapor atmosférico 3 Ponto de pressão do vapor

3 Umidade máxima – fmax [g/m^3 ] A umidade máxima f (^) max (quantidade saturada) é definida como o volume máximo de vapor de água que 1 m^3 de ar pode conter a uma certa tempera- tura.

3 Umidade absoluta – f [g/m^3 ] A umidade absoluta f é definida como o volume de vapor de água atualmente contido em 1 m^3 de ar.

3 Umidade relativa –  [%] A umidade relativa  está definida como a razão entre a umidade absoluta e a umidade máxima. Considerando que a umidade máxima f (^) max 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%.

3 Ponto de vapor atmosférico – [ºC] O ponto de vapor atmosférico é definido como a temperatura até a qual o ar atmosférico (1 bar (^) abs) pode ser resfriado sem precipitação de água. O ponto de vapor atmosférico é de importância secundária nos sistemas de ar comprimido.

3 Ponto de pressão do vapor – [ºC] 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.

3 Métodos de secagem do ar O ar comprimido pode ser secado através de métodos diferentes. Os seguintes métodos são possíveis: 3 Condensação: é a secagem do ar pela separa- ção da água com temperatura mais baixa que a do ponto de vapor 3 Difusão: é a secagem do ar pela transferência de moléculas 3 Absorção: é a secagem do ar através de desu- midificação

3 Métodos por condensação A separação da água através da condensação é possível com os seguintes métodos: 3 Alta compressão 3 Processo criogênico (de baixa temperatura)

3 Secagem por absorção 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: 3 Baixa temperatura de entrada 3 Alto efeito corrosivo do agente 3 O ar comprimido seco pode levar o agente dessecativo para o interior do sistema de fornecimento de ar, causando corrosão consi- derável 3 Não há necessidade de nenhum abasteci- mento externo de energia

3 Instalação do secador Existem duas possibilidades básicas para instalar um secador de ar comprimido, as quais têm suas próprias características: 3 Antes do reservatório de ar (entrada) 3 Depois do reservatório de ar (saída)

3 Instalação antes do reservatório Vantagens: 3 Ar seco no reservatório 3 Sem precipitação de água no reservatório 3 Qualidade uniforme do ar comprimido 3 A pressão do ponto de vapor permanece inalterada até mesmo no caso de consumo abrupto de grandes volumes Desvantagens: 3 O secador deve ser dimensionado para suprir o volume efetivo total de fornecimento do fluxo do compressor 3 No caso de baixo consumo, o secador é fre- qüentemente subdimensionado 3 Secagem intermitente do ar comprimido 3 Isto força o secador 3 Não é possível a secagem parcial de um fluxo necessário de ar 3 Alto volume de condensação de água 3 Em fábricas que possuam múltiplos compres- 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

3 Instalação depois do reservatório Vantagens: 3 Favorável dimensionamento do secador 3 O secador pode ser dimensionado para suprir o consumo necessário de ar comprimido ou secar só um fluxo parcial necessário de ar comprimido 3 Volume do fluxo não intermitente 3 Ar comprimido de entrada com baixa tempera- tura, o ar comprimido terá a oportunidade de resfriar-se mais adiante dentro do reservatório 3 Baixo volume de condensação Desvantagens: 3 A condensação ocorre no reservatório – risco de corrosão 3 No caso de consumo abrupto de alto volume, o secador é forçado demais 3 A pressão do ponto de vapor do ar compri- 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.

3 Descarte do produto da condensação 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: 3 Capacidade de separação do filtro 3 Concentração de partículas 3 Queda de pressão 3 Volume do fluxo de ar

3 Capacidade de separação do filtro 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.

3 Concentração de partículas A concentração de partículas é normalmente medida pelo peso contido por volume de ar com- primido (/m^3 ). No caso de baixas concentrações, a concentração é determinada contando as partícu- las por unidade de volume (Z/cm^3 ). 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.

3 Queda de pressão 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, 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.

3 Filtro de alto desempenho 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/m^3 e por isso podem pro- duzir e fornecer tecnicamente o ar comprimido sem óleo. As partículas de impurezas de até 0, μm são filtradas com eficiência de 99,9999%. Três mecanismos-chave cooperam para esse desempenho são eles: 3 Contato direto: Partículas grandes e gotas de líquidos têm contato direto com as fibras do material filtrante e são retidas. 3 Impacto: Partículas e gotas batem nas fibras do material filtrante e rebatem, desviando-se de seu fluxo normal e então são absorvidas pela próxima fibra. 3 Difusão: 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: 3 Separação de quase 100% do óleo em estado de fluido. Vapores de óleo não são separados. 3 A eficiência de filtragem cai com o aumento da 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 3 Pode ser reciclado

3 Filtro de carvão ativado 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/m^3. 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: 3 Filtragem preliminar é requerida. O filtro de carvão ativado sempre requer um filtro de alto desempenho e secador. O ar comprimido contaminado destrói a adsorção e reduz o efeito do filtro 3 Sem reutilização. O filtro de carvão ativado não pode ser reutilizado. Tem que ser substituído quando certo nível de saturação é alcançado

Dimensionamento 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.

3 Demanda de ar comprimido 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.

3 Consumo total de ar comprimido 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: 3 Perdas 3 Reservas 3 Erros de cálculo

3 Perdas 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%.

3 Reserva 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.