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Prof. Dr. Helder Anibal HerminiUNICAMP-FEM-DPM
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Conceito de Tratamento de Ar Comprimido
O tratamento correto de ar comprimido gera como por principais benefícios:
• O Aumento a produtividade,• A diminuição dos custos de manutenção,• O aumento da vida útil de máquinas e dispositivos
pneumáticos,• Proteção das ferramentas pneumáticas,• Precisão nos equipamentos de medição e
instrumentação,• Obtenção de ar isento de óleo, água e particulado.
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Lugar de Montagem de uma estação de Compressores
• A estação de compressores deve ser montada dentro de um ambiente fechado;
• O ambiente deve apresentar isolamento acústico;
• O ambiente deve ter boa ventilação;
• O ar sugado deve ser fresco, seco e livre de poeira.
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1 -Filtro de Admissão2 - Motor Elétrico3 - Separador de Condensado4 - Compressor
5 - Reservatório6 - Resfriador Intermediário7 - Secador8 - Resfriador Posterior
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Instalação de uma Estação Compressora Completa
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Instalação do Ar Comprimido
Produção do ar comprimido com pressão de trabalho desejada.COMPRESSOR
RESERVATÓRIO
DE
AR COMPRIMIDO
Armazena o ar comprimido.
Ajuda a preparar o ar comprimido.
Estabiliza e nivela oscilações da rede durante o consumo do ar comprimido.
Separa a umidade do ar comprimido em forma de água.
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Tipos de Compressores
Compressor de Êmbolo-Curso Linear
Compressor Rotativo
Turbo-Compressor
Compressor
de
Êmbolo
Compressor
de
Membrana
Turbo-Compressor
Radial
Turbo-Compressor
Axial
Compressor de Parafusos Helicoidais
Compressor Multicelular de
Palhetas
Compressor Roots
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Tipos de CompressoresCompressor de êmbolo com movimento linear
Compressor de êmbolo de 1 estágio
Compressor de dois estágios com refrigeração intermediária
Apropriado para compressões de baixas, médias e altas pressões
100 kPa (1bar) 103 kPa (10 bar)
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Compressor de membranaUma membrana separa o
êmbolo da câmara de trabalho, sendo que o ar não tem contato com as peças móveis. Portanto, o ar comprimido está isento de resíduos de óleo.
Emprego: Indústrias
•alimentícias,
•farmacêuticas e
•químicas
Tipos de Compressores
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Compressor rotativo multicelularEm um compartimento
cilíndrico, com aberturas de entrada e saída, gira um rotor alojado excentricamente. O rotor tem, nos rasgos, palhetas que em conjunto com as paredes, formam pequenos compartimentos (células). Quando em rotação, as palhetas serão, pela força centrífuga, apertadas contra a parede. Devido a excentricidade de localização do rotor, há uma diminuição e aumento das células.
Tipos de Compressores
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Compressor rotativo de duplo parafuso
Dois parafusos helicoidais, os quais, pelos perfis côncavo e convexo comprimem o ar que é conduzido axialmente.
Tipos de Compressores
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Compressor Roots (Ventoinha)
Nestes compressores o ar é transportado de um lado para o outro, sem alteração de volume. A compressão efetua-se no lado da pressão pelos cantos dos êmbolos.
Tipos de Compressores
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Turbo Compressores
Compressor axial Compressor radial
Estes compressores trabalham segundo o princípio de fluxo e são adequados para o fornecimento de grandes vazões. Neles, o ar é colocado em movimento por uma ou mais turbinas, e esta energia de movimento é transformada em energia de pressão.
Tipos de Compressores
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Critérios para a escolha de compressores
Pressão• Pressão de regime - Pressão fornecida pelo compressor, bem
como a pressão do reservatório e a pressão na rede distribuidora até o consumidor
• Pressão de trabalho - Pressão necessária nos pontos de trabalho
Acionamento• Por motor elétrico• Por motor a explosão
Volume de ar fornecido (m3/min ou m3/hora)• Volume teórico – Volume cilíndrico rotação
• Volume efetivo ou real – Depende da construção do compressor e da pressão
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Regulagem
Para combinar o volume fornecido com o consumo de ar é necessária uma regulagem dos compressores.
O volume é influenciado por dois valores limites pré-estabelecidos:
•Pressão máxima
•Pressão mínima
Critérios para a escolha de compressores
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Tipos de RegulagemExistem diferentes tipos de regulagem:
• Regulagem de marcha em vazio•Regulagem por descarga
•Regulagem por fechamento
•Regulagem por garras
• Regulagem de carga parcial•Regulagem por rotação
•Regulagem por estrangulamento
• Regulagem intermitente
Critérios para a escolha de compressores
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– Regulagem por descarga – Na saída do compressor existe uma válvula limitadora de pressão. Quando no depósito é alcançada a pressão desejada, a válvula abre dando passagem e permitindo que o ar escape para a atmosfera.
– Regulagem por fechamento – É fechado o lado da sucção. A entrada de ar estando fechada, o compressor não pode aspirar e continua funcionando em vazio.(usado em compressores rotativos e de êmbolo)
– Regulagem por garras – (Usada em compressores de êmbolo de grande porte) Mediante garras, mantém-se aberta a válvula de sucção, evitando que o compressor continue comprimindo.
Critérios para a escolha de compressoresRegulagem de marcha em vazio
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Critérios para a escolha de compressoresRegulagem de carga parcial
• Regulagem na Rotação – Sobre um dispositivo, ajusta-se o regulador de rotação do motor a explosão. A regulagem pode ser feita manualmente ou automaticamente, dependendo da pressão de trabalho.
• Regulagem por estrangulamento – A regulagem se faz mediante simples estrangulamento no funil de sucção, e o compressor pode assim ser regulado para determinadas cargas parciais. Sistema muito usado em turbo compressores e compressores de êmbolo rotativo.
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Regulagem Intermitente
Critérios para a escolha de compressores
•Com esta regulagem, o compressor funciona em dois campos (carga máxima e parada total).
•Ao alcançar a pressão máxima pmax, o motor acionador do compressor é desligado e
•Quando a pressão mínima chega ao mínimo p min , o motor é ligado e o compressor trabalha novamente.
•A pressão de comutação é regulada num pressostato.
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Refrigeração do Sistema de Compressão
•Sistema de aletas de refrigeração
•Sistema de ventilador
•Refrigeração de água circulante
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Simbologia
Resfriador Posterior
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Reservatórios de Ar Comprimido
Principais Funções•Estabiliza a distribuição do ar comprimido;
•Elimina as oscilações de pressão na rede distribuidora;
•Constitui-se de garantia de reserva em altas demandas;
•A grande superfície do reservatório refrigera o ar armazenado, gerando a condensação de uma parte da umidade do ar que é eliminada através de um sistema de dreno instalado na parte inferior do reservatório.
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Reservatórios de Ar Comprimido
O dimensionamento do volume do reservatório de ar comprimido depende:
•Do volume fornecido pelo compressor;
•Do consumo de ar do sistema;
•Da rede distribuidora;
•Do tipo de regulagem;
•Do diferencial de pressão desejado na rede (p).
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• Impurezas em formas de partículas de sujeira ou ferrugem, restos de óleo e umidade originam muitas vezes falhas nas instalações e equipamentos pneumáticos e avarias nos elementos pneumáticos.
• O ar aspirado pelo compressor do meio ambiente apresenta umidade que depende da umidade relativa do ar.
• O ar comprimido deve, em casos de ocorrência de umidade, passar por uma secagem.
• Para isto existem vários tipos de secagem:
• Secagem por absorção• Secagem por resfriamento
Secadores de Ar Comprimido
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Secagem por Absorção
O ar comprimido passa sobre uma camada solta de um elemento secador. A água ou o vapor de água que entra em contato com esse elemento (sílica gel), combina-se quimicamente com ele e se dilui formando uma combinação elemento secador-água.
Ar Seco
PastilhasDessecantes
ArÚmido
Condensado
Drenagem
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Esquematização da Secagem por Adsorção
Ar Seco
ArÚmido
RegenerandoSecando
Adsorvente
Regenerando
Secando
Ar Úmido
Ar Seco
Simbologia
Secagem por Absorção
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Secagem por Resfriamento
O secador de ar comprimido por resfriamento funciona pelo princípio da diminuição de temperatura até o ponto de orvalho (+/- 1,7o C).
O ar comprimido a ser tratado, entra no secador, passando pelo trocador de calor ar-ar. Mediante o ar frio e seco proveniente do trocador de calor, o ar a ser tratado se resfria e se condensa dele as partículas de água e óleo, os quais são separados.
Simbologia
Ar Úmido
Pré-Resfriador
Ar Seco
Resfriador Principal
Separador
C
D
Dreno
Condensado
Freon
Bypass
Compressorde RefrigeraçãoE
A
B
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Filtro de Ar Comprimido
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Filtro de Ar Comprimido
O filtro de ar comprimido retém as partículas de impureza, bem como a água condensada. Para entrar no copo, o ar comprimido passa por uma chapa defletora com ranhuras direcionais. Como conseqüência, o ar é forçado a um movimento em rotação. Com isso, separa-se as impurezas maiores, bem como as gotículas de água por meio de forças centrífuga e o resfriamento do ar devido a velocidade de circulação, depositando-se no fundo do copo coletor.Dreno Manual
A
B
C
G
F
E
D
A - Defletor SuperiorB - AnteparoC - CopoD - Elemento FiltranteE - Defletor InferiorF - Dreno ManualG - Manopla
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Filtro de Ar Comprimido
• O volume de água condensada a medida que é removida pelo filtro, acumula-se na zona neutra do interior do copo, até provocar a elevação da bóia.
• Quando a bóia é deslocada, permite a passagem do ar comprimido através de um pequeno orifício.
• O ar que flui pressuriza uma câmara onde existe uma membrana.
• A pressão exercida na superfície da membrana cria uma força que provoca o deslocamento do elemento obturador, que bloqueava o furo de comunicação com o ambiente.
• Sendo liberada esta comunicação, a água condensada no interior do copo é expulsa para fora pela pressão do ar comprimido.
Dreno AutomáticoDreno Automático
Simbologia
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Filtro de Ar Comprimido
• Com a saída da água, a bóia volta para sua posição inicial, vedando o orifício que havia liberado, impedindo a continuidade de pressurização da câmara onde está a membrana.
• O ar que forçou o deslocamento da membrana por meio de um elemento poroso flui para a atmosfera, permitindo que uma mola recoloque o obturador na sede, impedindo a fuga do ar. Reiniciando o acúmulo de condensado.
Dreno AutomáticoDreno Automático
Simbologia
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Secção de um Lubrificador
Simbologia
JI
A
C
E
D
GF
E
H
BA - Membrana de Restrição
B - Orifício Venturi
C - Esfera
D - Válvula de Assento
E - Tubo de Sucção
F - Orifício Superior
G - Válvula de Regulagem
H - Bujão de Reposição de Óleo
I - Canal de Comunicação
J - Válvula de Retenção
Lubrificador de Ar Comprimido
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Unidades de Tratamento do Ar Comprimido
• As atuais unidades de tratamento de ar são composta por:
– filtros,– reguladores, – lubrificadores, – filtros-reguladores e – uma ampla linha de acessórios.
• Apresentam alta vazão.
• São flexíveis apresentam fácil instalação.
• Unidades robustas com copos plásticos ou metálicos.
39Simbologia
Unidades de Tratamento do Ar Comprimido
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Distribuição do Ar Comprimido
•Em um sistema automatizado de produção, as máquinas e equipamentos necessitam de uma determinada quantidade de ar, sendo abastecidos por um compressor, através da rede tubular de distribuição.
•O diâmetro da tubulação deve ser escolhido de maneira que, se o consumo aumentar, a queda de pressão entre o depósito e o consumidor não ultrapasse 10 kPa (0,1 bar).
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• Se a pressão ultrapassar o limite mínimo, a rentabilidade do sistema é prejudicada, diminuindo consideravelmente sua produtividade.
• No projeto de novas instalações, deve-se prever uma futura ampliação para maior demanda de ar, por cujo motivo deverá ser previsto um diâmetro maior dos tubos da rede de distribuição.
Distribuição do Ar Comprimido
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Dimensionamento da Rede Distribuidora
A escolha do diâmetro da tubulação deve ser feita obedecendo aos critérios de :
– Volume corrente (vazão)– Comprimento da tubulação– Queda de pressão (admissível)– Pressão de trabalho– Número de pontos de estrangulamento na rede
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Rede de Distribuição de Ar Comprimido
Uma rede de distribuição de ar comprimido deve em seu projeto:
Ser corretamente dimensionada
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Apresentar estruturada acessível
para manutenção
Uma rede de distribuição de ar comprimido deve em seu projeto:
Rede de Distribuição de Ar Comprimido
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Prevenção e Drenagem para o Condensado
ArComprimido
Separador
Armazenagemde Condensados
DrenosAutomáticos
Inclinação 0,5 a 2% do Comprimento
Purgadores
Unidade deCondicionamento(Utilização)
Comprimento
Rede de Distribuição de Ar Comprimido
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Redes em Circuito Aberto
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Redes em circuito fechado
Partindo da tubulação principal, são instaladas as ligações em derivação. Quando o consumo de ar é muito grande consegue-se mediante a esse tipo de montagem, uma alimentação uniforme. O ar flui em ambas as direções.
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Redes em Circuito Fechado
Devido as ligações longitudinais e transversais das redes combinadas, há a possibilidade de fornecimento de ar em qualquer local.
Rede Combinada
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Mediante válvulas de fechamento, existe a possibilidade de bloquear determinadas linhas de ar comprimido quando as mesmas não forem usadas ou quando for necessário pô-las fora de serviço por razões de reparação ou manutenção.
Redes em Circuito Fechado
Rede Combinada
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REGULADOR DE PRESSÃO
O regulador tem por função manter constante a pressão de trabalho (secundária) independente da pressão da rede (primária ) e consumo de ar. A pressão primária tem que ser sempre maior que a pressão secundária.
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• A pressão é regulada por meio de uma membrana (1).
• Uma das faces da membrana é submetida à pressão de trabalho, enquanto a outra é pressionada por uma mola (2) cuja pressão é ajustável por meio de um parafuso de regulagem (3).
REGULADOR DE PRESSÃO
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• Com o aumento da pressão de trabalho, a membrana se movimenta contra a força da mola. Com isso a secção nominal de passagem na sede da válvula (4) diminui até o fechamento completo. Isto significa que a pressão é regulada pela vazão.
REGULADOR DE PRESSÃO
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• Por ocasião do consumo a pressão diminui e a força da mola reabre a válvula.
• Para evitar a ocorrência de uma vibração indesejável, sobre o prato da válvula (6) é constituído um amortecedor por mola (5).
REGULADOR DE PRESSÃO
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• Se a pressão crescer demasiadamente do lado secundário, a membrana é pressionada contra a mola. Com isso, abre-se o orifício da parte central da membrana e o ar em excesso sai pelo furo de escape para a atmosfera.
REGULADOR DE PRESSÃO
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J
D
C
B
A
I
H
G
F
E
A - Manopla
B - Orifício de Sangria
C - Válvula de Assento
D - Defletor Superior
E - Defletor Inferior
F - Mola
G - Orifício de Exaustão
H - Diafragma
I - Passagem do Fluxo de Ar
J - Elemento Filtrante
Simbologia
FILTRO REGULADOR DE PRESSÃO
