302micos prof. simei 1.pptx) · é obtida em laboratório, através de medições com instrumentos...

26/08/2012 1Agosto/2012

A disciplina de Equipamentos Estáticos e Dinâmicos, com 40 horas/aulas,será dividida em 3 (três) partes, sendo :

Equipamentos Estáticos e Dinâmicos

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� Equipamentos Dinâmicos – 12 horas;

� Equipamentos Estáticos – 12 horas;

� Técnicas de Manutenção, Inspeção e Ensaios – 16 horas.

1. Conceitos de equipamentos estáticos e dinâmicos;2. Compressores de ar;3. Sopradores e ventiladores;4. Bombas Industriais – dinâmicas e de deslocamento positivo;5. Motores de combustão interna;6. Motores elétricos;

CONTEÚDO


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6. Motores elétricos;7. Tubulações e acessórios;8. Reservatórios e silos;9. Caldeiras;10. Aquecedores e permutadores de calor;11. Vasos de pressão;12. Conceitos básicos de manutenção;13. Inspeção de integridade – NR-13;14. Ensaios não-destrutívos.

São equipamentos mecânicos (ou máquinas), pertencentes à cadeia de processamento dopetróleo, geralmente empregados nas plantas petroquímicas e químicas, sejam elas:plataformas de extração, navios de exploração, refinarias, terminais de distribuição etancagem, plantas de processamento, plantas químicas, etc.

Neste módulo, estaremos discutindo e apresentando os principais conceitos e aspectos decada um destes grupos de equipamentos, como:


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cada um destes grupos de equipamentos, como:

� Princípio de funcionamento;

� Formas construtivas e terminologia;

� Partes integrantes e suas funções;

� Aspectos de manutenção e falhas mais comuns.

Neste, não serão apresentados e abordados os principais aspectos termodinâmicos ou

hidrodinâmicos, assim como metodologia de projeto e dimensionamento micro.

Os equipamentos dinâmicos, denominados assim pela sua funcionalidade, sãoutilizados basicamente para desenvolver algumas funções básicas, como:

� Geração de ar comprimido;

� Transferência de fluídos (líquidos e gases);

Equipamentos Dinâmicos

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� Manutenção de patamares de pressão (aumento e/ou diminuição);

� Manutenção de patamares de temperatura (aumento e/ou diminuição);

� Processamento direto de substâncias em geral;

� Acionamento de outros equipamentos.

O esquema abaixo dá uma visão ampla dos equipamentos rotativos existentes, emostra aqueles que serão mais fortemente abordados neste módulo.

Equipamentos Dinâmicos

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Compressores, Sopradores Compressores, Sopradores

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Compressores, Sopradores Compressores, Sopradores e Ventiladores.e Ventiladores.

Como já é de conhecimento, superficial, para a produção de ar comprimido,necessitamos de equipamentos específicos, chamados de compressores.Compressores são máquinas eletromecânicas, destinadas a elevar a pressãode um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até umadeterminada pressão, exigida na execução dos trabalhos realizados pelo arcomprimido.

Compressores, Sopradores e Ventiladores

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Existem basicamente 2 (dois) grandes grupos de geradores de ar comprimido(compressores de ar):

� Compressores de ar de deslocamento positivo;

� Compressores de ar de deslocamento dinâmico.

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Fonte: Imagem da internet.Fonte: Imagem da internet.

Deslocamento Positivo.Baseia-se fundamentalmente na redução de volume. O ar é admitido em umacâmara isolada do meio exterior, onde seu volume é gradualmente diminuído,processando-se a compressão. Quando uma certa pressão é atingida, provocaa abertura de válvulas de descarga, ou simplesmente o ar é empurrado para otubo de descarga durante a contínua diminuição do volume da câmara decompressão.

Compressores, Sopradores e Ventiladores

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Deslocamento Dinâmico.A elevação da pressão é obtida por meio de conversão de energia cinética emenergia de pressão, durante a passagem do ar através do compressor. O aradmitido é colocado em contato com impulsores (rotor laminado) dotados dealta velocidade.Este ar é acelerado, atingindo velocidades elevadas e conseqüentemente osimpulsores transmitem energia cinética ao ar. Posteriormente, seu escoamentoé retardado por meio de difusores, obrigando a uma elevação na pressão.

Para o correto dimensionamento de um compressor, os fatores mais importantes a seremconsiderados são:

� Vazão (l/h ou lb/pol³ ou PCM ).� Pressão (psi ou bar ou kgf/cm²).

É fundamental considerar ainda, que nos compressores de pistão há um terceiro fator

Dimensionamento de Compressores

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É fundamental considerar ainda, que nos compressores de pistão há um terceiro fatorque é o regime de intermitência, ou seja, a relação de tempo que um compressor ficaparado ou em funcionamento. Neste tipo de compressor a intermitência ideal é de 30%,de forma que num determinado período de trabalho, um compressor permaneça 70% dotempo em carga e 30% em alívio.Para uma perfeita cobertura das expectativas, o dimensionamento de qualquercompressor de ar deve atender aos requisitos básicos de pressão, vazão e regime deintermitência.Secundariamente considera-se fatores outros como facilidade de locomoção, tensão darede, etc., mas sempre após garantir os três requisitos fundamentais (pressão, vazão,intermitência).

Vazão teórica ou deslocamento teórico

É um valor puramente matemático, resultado da multiplicação do volume deslocado (pelospistões do 1º estágio (cilindrada) – compressores de pistões; voluta do primeiro gomo doparafuso – compressores de parafusos, etc), pela rotação do compressor, não tendoqualquer associação com a sua vazão efetiva.

Vazão Efetiva ou Deslocamento Real

Dimensionamento de Compressores

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Vazão Efetiva ou Deslocamento Real

É o montante real de ar produzido pelo compressor a uma dada pressão do reservatório,referenciado às condições de admissão do ar (pressão atmosférica, temperatura ambiente eumidade).

A vazão efetiva de um compressor depende de uma série de fatores construtivos, entre eles:válvulas, folgas entre anéis, refrigeração, pistões, cilindros, número de estágios, lubrificação,etc... Assim, compressores com o mesmo deslocamento teórico, necessariamente não terãoa mesma vazão efetiva, porque são diferentes em sua estrutura construtiva. A vazão efetivaé obtida em laboratório, através de medições com instrumentos normalizados.

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Compressor Radial (Ventilador Radial)

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Ventilador Axial

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Ventilador Axial

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Compressor de Pistões, de Simples Efeito ou Compressor Tipo Tronco

Este tipo de compressor leva este nome por ter somente uma câmara decompressão, ou seja, apenas a face superior do pistão aspira o ar e comprime;a câmara formada pela face inferior está em conexão com o carter. O pistãoestá ligado diretamente ao virabrequim por uma biela (este sistema de ligaçãoé denominado tronco), que proporciona um movimento alternativo de sobe edesce ao pistão, e o empuxo é totalmente transmitido ao cilindro decompressão.

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compressão.

Iniciado o movimento descendente, o ar é aspirado por meio de válvulas deadmissão, preenchendo a câmara de compressão. A compressão do ar teminício com o movimento da subida. Após obter-se uma pressão suficiente paraabrir a válvula de descarga, o ar é expulso para o sistema.


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Este compressor é assim chamado por ter duas câmaras, ou seja, as duasfaces do êmbolo aspiram e comprimem. O virabrequim está ligado a umacruzeta por uma biela; a cruzeta, por sua vez, está ligada ao êmbolo por umahaste. Desta maneira consegue transmitir movimento alternativo ao êmbolo,além do que, a força de empuxo não é mais transmitida ao cilindro decompressão e sim às paredes guias da cruzeta. O êmbolo efetua o movimentodescendente e o ar é admitido na câmara superior, enquanto que o ar contido

Compressor de Pistões, de Duplo Efeito ou Compressor Tipo Cruzeta

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descendente e o ar é admitido na câmara superior, enquanto que o ar contidona câmara inferior é comprimido e expelido.

Procedendo-se o movimento oposto, a câmara que havia efetuado a admissãodo ar realiza a sua compressão e a que havia comprimido efetua a admissão.Os movimentos prosseguem desta maneira, durante a marcha do trabalho.

Compressor de Pistões, de Duplo Efeito ou Compressor Tipo Cruzeta

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Compressor de Membranas

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Compressor de Palhetas

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Este compressor é dotado de uma carcaça onde giram dois rotores helicoidaisem sentidos opostos. Um dos rotores possui lóbulos convexos, o outro umadepressão côncava e são denominados, respectivamente, rotor macho e rotorfêmea.

Os rotores são sincronizados por meio de engrenagens; entretanto existemfabricantes que fazem com que um rotor acione o outro por contato direto. O

Compressor de Parafusos

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fabricantes que fazem com que um rotor acione o outro por contato direto. Oprocesso mais comum é acionar o rotor macho, obtendo-se uma velocidademenor do rotor fêmea. Estes rotores revolvem-se numa carcaça cuja superfícieinterna consiste de dois cilindros ligados como um "oito".

Nas extremidades da câmara existem aberturas para admissão e descarga doar. O ciclo de compressão pode ser seguido pelas figuras a,b,c,d.

O ar à pressão atmosférica ocupa espaço entre os rotores e, conforme elesgiram, o volume compreendido entre os mesmos é isolado da admissão. Emseguida, começa a decrescer, dando início à compressão. Esta prossegue até


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uma posição tal que a descarga é descoberta e o ar é descarregadocontinuamente, livre de pulsações. No tubo de descarga existe uma válvula deretenção, para evitar que a pressão faça o compressor trabalhar como motordurante os períodos em que estiver parado.

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Fonte: Parker TrainingFonte: Parker Training

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Compressores de Lóbulos (Sopradores)

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Compressores de Lóbulos (Sopradores)

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O ar é acelerado a partir do centro de rotação, em direção à periferia, ou seja, é admitidopela primeira hélice (rotor dotado de lâminas dispostas radialmente), axialmente, éacelerado e expulso radialmente. Quando vários estágios estão reunidos em umacarcaça única, o ar é obrigado a passar por um difusor antes de ser conduzido ao centrode rotação do estágio seguinte, causando a conversão de energia cinética em energia depressão.

Compressores Centrífugos

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A relação de compressão entre os estágios é determinada pelo desenho da hélice, suavelocidade tangencial e a densidade do gás. O resfriamento entre os estágios, aprincípio, era realizado através de camisas d'água nas paredes internas do compressor.

Atualmente, existem resfriadores intermediários separados, de grande porte, devido àsensibilidade à pressão, por onde o ar é dirigido após dois ou três estágios, antes de serinjetado no grupo seguinte. Em compressores de baixa pressão não existe resfriamentointermediário.


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Fonte: Parker TrainingFonte: Parker Training


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Preparação e Tratamento Preparação e Tratamento do Ar Comprimidodo Ar Comprimido

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do Ar Comprimidodo Ar Comprimido

O ar atmosférico é uma mistura de gases, principalmente de oxigênio (O) enitrogênio (N), e contém contaminantes de três tipos básicos: água, óleo epoeira. As partículas de poeira em geral são abrasivas, e o óleo queimado nosistema de lubrificação do compressor, é o grande responsável pelacontaminação química e por manchar os produtos.

A água é responsável por outra série de inconvenientes, muito mais críticos até.

Tratamento do Ar Comprimido

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A água é responsável por outra série de inconvenientes, muito mais críticos até.O compressor, ao admitir ar, aspira também os seus compostos e, aocomprimir, adiciona a esta mistura o calor sob a forma de pressão etemperatura, além de adicionar óleo lubrificante.

Sabemos que a quantidade de água absorvida pelo ar está relacionada com asua temperatura e volume. A maior quantidade de vapor d'água contida numvolume de ar sem ocorrer condensação dependerá da temperatura desaturação ou ponto de orvalho a que está submetido este volume.

As impurezas do ar normalmente não podem ser percebidas por olhos humanos. Nãoobstante, elas são capazes de interferir no funcionamento seguro do sistema defornecimento de ar comprimido, bem como das ferramentas pneumáticas e demaisinstrumentos .

Um metro cúbico (1m3) de ar contém uma variedade de impurezas como, por exemplo:


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� Até 180 milhões de partículas de sujeira, de tamanho entre 0,01 e 100 µ m;

� De 5 a 40 g/m3 de água na forma de umidade atmosférica;

� De 0,01 a 0,03 mg/m3 de óleos minerais e hidrocarbonetos

� Resíduos de metais pesados como: cádmio, mercúrio e ferro.

Compressores pegam não somente o ar atmosférico, mas também as suas impurezas,as quais podem estar em alta concentração. A norma DIN ISO 8573-1 define as classesde qualidade do ar comprimido, quanto ao tamanho das partículas e morfologia.

Efeitos do ar comprimido contaminado:

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� Oxidação da tubulação e componentes pneumáticos;� Dissolução da película lubrificante existente entre as duas superfícies

que estão em contato, acarretando desgaste prematuro das peças,válvulas, cilindros, etc.;

� Baixo rendimento da produção de peças;� Arraste de partículas sólidas que acelerarão o desgaste dos

componentes;� Impossibilidade da aplicação em equipamentos de pulverização;� Obstrução de orifícios;� Erosão nos componentes pneumáticos.

Fonte: Parker Training.Fonte: Parker Training.


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Presença de água no ar.


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Excesso de Condensado em linha PneumáticaGeração de Partículas

de Óxidos, Formados pelo Excesso de

Condensado


Secadores de Ar ComprimidoSecadores de Ar Comprimido

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Secadores de Ar ComprimidoSecadores de Ar Comprimido

A presença de umidade no ar comprimido é sempre prejudicial para asautomatizações pneumáticas, pois causa sérias conseqüências.

É necessário eliminar ou reduzir ao máximo esta umidade. O ideal seria eliminá-lado ar comprimido de modo absoluto, o que é praticamente impossível.

Secador de Ar Comprimido

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Ar seco industrial não é aquele totalmente isento de água; é o ar que, após umprocesso de desidratação, flui com um conteúdo de umidade residual de tal ordemque possa ser utilizado sem qualquer inconveniente. Com as devidaspreparações, consegue-se a distribuição do ar com valor de umidade baixo etolerável nas aplicações encontradas.

Para a desumidificação do ar, temos alguns métodos disponíveis no mercado. A aplicação decada um métodos, dependerá diretamente de alguns fatores:

� Ambiente qual o sistema é submetido;

� Tipo de aplicação do ar comprimido;

� Grau de pureza/contaminação do ar comprimido;

Secador de Ar Comprimido

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� Grau de pureza/contaminação do ar comprimido;

� Tipo de compressor/instalação.

Existe basicamente 3 (três) métodos de desumidificação do ar. São eles:

� Desumidificação por drenagem;

� Desumidificação por filtragem coalescente;

� Desumidificação por secagem físico-química.

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Como vimos no tópico anterior, a umidade presente no ar comprimido é prejudicial,supondo que a temperatura de descarga de uma compressão seja de 130oC, suacapacidade de retenção de água é de 1,496 Kg/m3 e à medida que esta temperaturadiminui, a água precipita-se no sistema de distribuição, causando sérios problemas.

Para resolver de maneira eficaz o problema inicial da água nas instalações de arcomprimido, o equipamento mais completo é o resfriador posterior, localizado entre asaída do compressor e o reservatório, pelo fato de que o ar comprimido na saída atingesua maior temperatura.


São dispositivos para a descarga do condensado, distribuídos ao longo docircuito pneumático. Sua instalação é praticamente indispensável mesmo noscasos onde não haja necessidade de tratamento do ar. O principal ponto deinstalação é no reservatório do compressor, em seguida, quando houver, nopós resfriador, secador e pontos de desnível da rede. Havendo ou nãotratamento do ar comprimido sua instalação é recomendada nos pontosprováveis de acúmulo de condensado.

Drenos de Condensado

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prováveis de acúmulo de condensado.

Os purgadores disponíveis no mercado são de acionamento:

� Manual;� Automático Mecânico;� Automático Eletrônico.

Estes últimos, pode-se programar a frequência e duração de descarga.

Drenos de Condensado

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Dreno Manual

Dreno AutomáticoMecânico

Dreno AutomáticoEletrônico

O método de desumidificação do ar comprimido por refrigeração consiste emsubmeter o ar a uma temperatura suficientemente baixa, a fim de que aquantidade de água existente seja retirada em grande parte e não prejudique demodo algum o funcionamento dos equipamentos, porque, como mencionamosanteriormente, a capacidade do ar de reter umidade está em função da

Secador de Ar Comprimido de Refrigeração

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anteriormente, a capacidade do ar de reter umidade está em função datemperatura.

Além de remover a água, provoca, no compartimento de resfriamento, umaemulsão com o óleo lubrificante do compressor, auxiliando na remoção de certaquantidade. O método de secagem por refrigeração é bastante simples.

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Secador de Ar Comprimido de Refrigeração

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É a fixação de um absorto, geralmente líquido ou gasoso, no interior da massade um absorto sólido, resultante de um conjunto de reações químicas. Emoutras palavras, é o método que utiliza em um circuito uma substância sólidaou líquida, com capacidade de absorver outra substância líquida ou gasosa.

Este processo é também chamado de Processo Químico de Secagem, pois oar é conduzido no interior de um volume através de uma massa higroscópica,

Secador de Ar Comprimido por Absorção

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ar é conduzido no interior de um volume através de uma massa higroscópica,insolúvel ou deliqüescente que absorve a umidade do ar, processando-se umareação química.

As substâncias higroscópicas são classificadas como insolúveis quandoreagem quimicamente com o vapor d'água, sem se liquefazerem. Sãodeliqüescentes quando, ao absorver o vapor d'água, reagem e tornam-selíquidas.

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Fonte: Imagem da internet..Fonte: Imagem da internet..

É a fixação das moléculas de um adsorvato na superfície de um adsorventegeralmente poroso e granulado, ou seja, é o processo de depositar moléculasde uma substância (ex. água) na superfície de outra substância, geralmentesólida (ex.SiO2). Este método também é conhecido por Processo Físico deSecagem, porém seus detalhes são desconhecidos.

É admitido como teoria que na superfície dos corpos sólidos existem forças

Secador de Ar Comprimido por Adsorção

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É admitido como teoria que na superfície dos corpos sólidos existem forçasdesbalanceadas, influenciando moléculas líquidas e gasosas através de suaforça de atração; admitese, portanto, que as moléculas (adsorvato) sãoadsorvidas nas camadas mono ou multimoleculares dos corpos sólidos, paraefetuar um balanceamento semelhante à Lei dos Octetos dos átomos.

O processo de adsorção é regenerativo; a substância adsorvente, após estarsaturada de umidade, permite a liberação de água quando submetida a umaquecimento regenerativo.

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Filtro coalescente de ar comprimidoaparece geralmente em 3 (três) posiçõesdiferentes: antes e depois do secador dear comprimido, e também junto ao ponto

Filtragem de Ar Comprimido

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ar comprimido, e também junto ao pontode uso.

Filtro Coalescente de Linha

Fonte: Metalplan.Fonte: Metalplan.


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Filtro Coalescente de Linha

Fonte: Schultz.Fonte: Schultz.


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Diagrama com os Métodos e Aplicações

de Filtragem

Fim!!!

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Fim!!!

302micos prof. simei 1.pptx) · é obtida em laboratório, através de medições com instrumentos...

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