1 prof. dr. helder anibal hermini unicamp-fem-dpm

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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

1

2

3

4

8

6

5

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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


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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.


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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.


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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.


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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.


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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


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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


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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


•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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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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• 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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• 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:


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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


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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).


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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.


55

• 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).


56

• 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.


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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

1 prof. dr. helder anibal hermini unicamp-fem-dpm

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