ENGENHARIA DE PRODUÇÃOINSTALAÇÕES INDUSTRIAIS

Prof. Jorge Marques

Aula 19 e 20Ar Comprimido

Fonte ConsultadaMACINTYRE, A. J. Instalações Hidráulicas

Ar Comprimido

• Forma de energia de enorme utilidade e inúmeras aplicações:– Inflagem de câmeras de ar (pneus, balões)– Transporte pneumático– Resfriamentos em muitos processos industriais– Comando pneumático a distância– Jateamento de areia– Forças motriz e operatriz– Etc.

Instalação de Ar comprimido

Instalação de Ar Comprimido

• Nas instalações tipicamente industriais, o ar é comprimido por um compressor e, depois, armazenado em um reservatório.

• Antes de chegar ao reservatório, ou mesmo durante a compressão, o ar é resfriado por meio de serpentinas de água ou ar ou aletas.

• Durante o resfriamento há condensação e o condensado deve ser drenado

• No reservatório a condensação continua a ocorrer.

Compressores

• Os compressores têm a função de admitir ar atmosférico e comprimi-lo à pressão de trabalho e alimentar o reservatório de ar comprimido.

• Tipos de compressores:– Alternativos de pistão– Rotativos de parafuso– Rotativos de palhetas– Rotativos de engrenagens– Turbocompressores

Compressores

• Compressor de pistão simples

Compressores

• Compressores rotativos

Purgadores

• A retirada do condensado das linhas pode ser feita manualmente pela abertura de válvulas num poço de condensado ou serem expulsos automaticamente.

• Nas médias e grandes instalações o condensado é retirado automaticamente por purgadores

Escolha do compressor

• Fatores técnicos e econômicos determinam a escolha do compressor:

• Fatores técnicos:– Vazão requerida (DLP)– Eficiência ou consumo específico de energia– Emissão de ruídos– Ausência (ou não) de óleo no ar comprimido– Segurança de operação

Escolha do compressor

• Fatores econômicos:– Custo de operação: consumo específico,

segurança de operação, custo de manutenção, custo de resfriamento.

– Custo de aquisição e instalação: custo do equipamento e seus acessórios, área requerida, instalações elétricas e de resfriamento necessárias.

Consumo específico

• Corresponde à potência requerida (CV) por unidade de vazão (m³/min). Quanto menor o consumo específico, melhor.

• Como ilustra o gráfico a seguir, os compressores rotativos são mais adequados às baixas vazões, os de parafuso às médias e ou turbocompressores às vazões elevadas.

Consumo específico

Vazão

• Os fabricantes fornecem a vazão em termos de Descarga Livre Padrão (DLP), que corresponde à vazão volumétrica do ar em condições normais de pressão, temperatura e umidade relativa, tipicamente 101,3kPa, 15°C e 36% de umidade relativa.

• Da equação dos gases perfeitos, considerando a temperatura constante, tem-se:

Vazão

Q2 = vazão efetiva após a compressão; vazão de trabalho.

P1 = Pressão atmosférica (1 ATM = 101,3kPa).

P2 = Pressão absoluta de trabalho.

Q2 = vazão nominal (DLP).

Q2 é parâmetro para dimensionamento de reservatório e tubulações de distribuição.P1/ P2 é denominada relação de compressão

Nota: A pressão de trabalho é geralmente fornecida em valores relativos, mas os cálculos devem ser feitos em pressão absoluta. Deve-se acrescentar ao valor fornecido a pressão atmosférica, antes de realizar os cálculos.

Exercício

• Determine a vazão de trabalho de um compressor que admite ar a 5 m³/min e o comprime a 100 psi de pressão relativa.

1 psi ≈ 0,07 kg/cm² ≈ 7 kPa.

Linha de ar comprimido

• Consumo é a base para o dimensionamento da linha. Deve-se considerar o fator de utilização.– Exemplo: Uma seção de montagem utiliza 20

aparafusadeiras pneumáticas que consumem 0,45 m³/min (dlp). Num ciclo de montagem, uma aparafusadeira é acionada em 20% do tempo. Ou seja, o fator de utilização = 0,2.Então, o consumo da seção é de 20 aparaf. x 0,45 m³/min x 0,2 = 1,8 m³/min.

Linha de ar comprimido

• No dimensionamento deve-se levar em consideração as perdas de carga, que é fortemente influenciada pela velocidade.– Exemplos: v = 8 m/s perda = 1,5%

v = 15 m/s perda = 6%v = 30 m/s perda = 24%

• O dimensionamento das linhas requerem estudo mais aprofundado do projeto, que fogem ao escopo desta disciplina.

Considerações gerais

• Filtragem: Na admissão do ar atmosférico é importante a instalação de filtros, a fim de evitar desgastes nos equipamentos por partículas sólidas e mal funcionamento dos equipamentos.

• Em linhas extensas deve-se instalar purgadores ao longo da linha.

• A pressão deve ser monitorada frequentemente,• Válvulas de segurança devem ter seu funcionamento

testado periodicamente.

Considerações gerais

• Em muitas aplicações é requerida uma pressão inferior à pressão da rede. Válvulas reguladoras de pressão devem ser instaladas para este fim.

• Nas máquinas rotativas, uma lubrificação é requerida. A instalação de um LUB-RE-FIL no ramal de alimentação da máquina filtra e adiciona lubrificante ao ar, lubrificando continuamente a máquina, além de manter a regulagem da pressão requerida.

Considerações gerais

• Um lub-re-fil (foto) fornece continuamente lubrificantes à maquina operatriz e garante ar filtrado e sob pressão controlada