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Tecnologia de ar comprimido

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Page 1: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido

Page 2: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 3

Conteúdo

1. Tecnologia de ar comprimido 4O ar comprimido .................................................4

Benefícios do sistema .........................................4

Fundamentos físicos ...........................................4

Símbolos de unidades e fórmula .........................5

Características físicas de desempenho

do ar comprimido ................................................5

2. Geração de ar comprimido 7Compressores dinâmicos ....................................7

Compressores de deslocamento positivo

ou volumétrico ....................................................8

3. Regulagem de pressão 11Regulagem de pressão ......................................12

4. Condicionamento do ar comprimido 13Classes de qualidade de ar comprimido

conforme DIN ISO 8573-1

..........................................................................13

Resfriamento .....................................................14

Secagem ............................................................15

Filtragem ...........................................................18

5. Dimensionamento do sistema de ar comprimido 21Tamanho de compressor ...................................22

Volume do Reservatório ....................................24

Rede de ar .........................................................25

Rede de fornecimento .......................................27

Tubulações ........................................................30

Page 3: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido4

1 Tecnologia de ar comprimido

O ar comprimidoO ar comprimido é usado como condutor de

energia em áreas de aplicação industriais ao lado

de outros condutores como: fluídos em sistemas

hidráulicos e energia elétrica em sistemas elétri-

cos. Todos esses condutores de energia têm algo

em comum:

A capacidade de armazenamento de suas 3

energias é o produto do volume por unidade

de tempo e pressão (voltagem no caso de

eletricidade)

O desempenho do ar comprimido como condutor

de energia é aumentado quando:

Houver maior disponibilidade desta energia 3

por unidade de tempo

Houver aumento da pressão 3

Benefícios do sistemaVantagens do sistema de ar comprimido

Os sistemas de ar comprimido têm vantagens em

comparação a outros sistemas de energia que os

tornam mais úteis em certas aplicações.

Fonte de energia 3

Ar existe em abundância e está disponível em

todos os lugares. Em uma troca normal de pro-

cesso, como é o caso de sistemas hidráulicos, ele

não é necessário. Isso reduz as despesas e a

necessidade de manutenção e ainda otimiza o

tempo de trabalho. Ar comprimido não deixa para

trás impurezas como, por exemplo, as provenientes

de defeito na tubulação; ele as carrega consigo.

Transporte da energia 3

Ar comprimido pode ser transportado em tubula-

ções (rede) por longas distâncias. Isso favorece a

instalação de uma central de geração de ar compri-

mido, a qual fornece o ar necessário para os pontos

de consumo, com pressão de trabalho constante

(sistema fechado). Dessa forma, a energia prove-

niente do ar comprimido pode ser distribuída por

longas distâncias.

Nenhuma linha de retorno de ar é necessária, já que

a exaustão de ar é feita pela abertura de descarga.

Armazenamento de energia 3

Ar comprimido pode, sem dificuldades, ser armaze-

nado em reservatórios. Se um reservatório é insta-

lado em um sistema de fornecimento de ar compri-

mido, o compressor somente começará a funcionar

se a pressão do ar cair abaixo de um valor crítico.

Além disso, a reserva de pressão disponível no

reservatório permite, ainda por algum tempo, a

realização de um trabalho iniciado, após o sistema

provedor de energia deixar de trabalhar.

Se as necessidades de desempenho das ferramen-

tas pneumáticas não forem muito altas, garrafas/

tubos de ar comprimido transportáveis podem ser

usadas em lugares que não tenham o sistema de

fornecimento de ar comprimido instalado.

Fundamentos físicosPara compreender a tecnologia de ar comprimido

é necessário ter informações sobre seus funda-

mentos físicos. Os aspectos mais importantes são:

Definição de ar comprimido 3

Símbolos de unidades e fórmulas 3

Características físicas de desempenho 3

Definição de ar comprimido 3

Ar comprimido é ar atmosférico pressurizado, o

qual é condutor de energia térmica e fluxo de

energia.

Ar comprimido pode ser armazenado e transpor-

tado por tubulações, assim como pode executar

trabalhos através da conversão de energia em

motores e cilindros.

As características mais importantes que se refe-

rem à pressão são:

Pressão atmosférica 3

Pressão indicada 3

Pressão absoluta 3

Pressão Atmosférica – p 3 amb [bar]

A pressão atmosférica é gerada pelo peso do ar

atmosférico que nos cerca, e depende da densi-

dade e da quantidade de ar.

Os seguintes valores aplicam-se ao nível do mar:

1.013 mbar = 1.01325 bar

= 760 mm/Hg [Torr]

= 101.325 Pa

Abaixo de condições constantes, a pressão

atmosférica diminui com altitude crescente da

localização medida.

Page 4: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 5

Pressão Indicada – p 3 g [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”.

Pressão Absoluta – p 3 abs [bar]

A pressão absoluta “pabs” 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

Pu

Pam

b

Pab

s

100% Vácuo

Subpressão

EWL-

D00

4/P

Pressão barométrica

Pamb = pressão ambiente Pu = subpressãoPo = pressão efetiva Pabs = 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

UnidadeSímbolo

de fórmulaSímbolo

de unidadeDenominação

Compri-mento

l m metro

Superfície A m2 metro quadrado

Volume V m3 metro cúbico (1)

Massa m kg kilograma

Densidade kg/m3 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/smetro/segundo

Trabalho W J joule

Potência P W watt

Freqüência f Hz hertz

Características físicas de desempenho do ar comprimidoAs características físicas de desempenho do ar

comprimido são determinadas por:

Temperatura 3

Volume 3

Pressão 3

Volume do fluxo 3

Características do fluxo 3

As correlações são descritas como seguem.

Características de temperatura-volume- 3

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] + 273,15

Se a temperatura é aumentada para um volume

constante, conseqüentemente a pressão se eleva.

P0 T0 ___ = ___ p1 T1

Pressão efetiva

Page 5: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido6

Se o volume é diminuído para uma temperatura

constante, conseqüentemente a pressão cai.

p0 x V0 = p1 x V1

Se a temperatura é aumentada em pressão cons-

tante, conseqüentemente o volume aumenta.

V0 T0 ___ = ___ V1 T1

Volume 3

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 (m3) a uma temperatura de

20 ºC e 1 bar.

Volume sob condições normais 3

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 barabs

= 101.325 Pa

273,15 K = 0 ºC

Volume de trabalho Vop [Bl, Bm 3 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.:

- 1m 3 3 a 7 barg significa que 1m3 de ar sem

compressão é comprimido a 7barg = 8barabs

e acresce somente 1/8 do volume original.

Volume do fluxo V [l/min, m 3 3/min, m3/h]

O volume do fluxo de ar é o volume (l ou m3) por

unidade de tempo (minutos ou horas). A distin-

ção é feita considerando as informações abaixo,

referentes à geração de ar comprimido (com-

pressor):

Volume do fluxo do deslocamento do pistão 3

(capacidade de entrada)

Volume do fluxo (volume fornecido) 3

Volume do fluxo do deslocamento do 3

pistãoVpdf [l/min, m3/min, m3/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, m3/min ou alternativa-

mente em m3/h.

2 Volume de fluxo

8 barabs1 barabs

Volume de fluxo + 8% = Volume normal de fluxo

EWL-

D00

5/P

20 ºC 0 ºC

Volume do fluxo V [l/min, m 3 3/min, m3/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, m3/min ou

alternativamente em m3/h.

O volume do fluxo efetivo, ex.: volume de forneci-

mento necessário, é uma informação essencial

para o dimensionamento do compressor.

Page 6: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 7

2

Volume normal do fluxo Vstan 3

[Nl/min, Nm3/min, Nm3/h]

O volume normal do fluxo é medido exatamente

como o volume do fluxo. Contudo, isso não se

refere à condição de entrada, mas sim a um valor

teórico de referência. Em condição física normal,

os valores teóricos são:

Temperatura = 273,15 K (0 ºC) 3

Pressão = 1,01325bar (760 mm Hg) 3

Densidade do ar = 1,294 kg/m 3 3 (ar seco)

Volume do fluxo de trabalho Vop 3

[Bl/min, Bm3/min, Bm3/h]

O volume do fluxo de trabalho especifica o

volume efetivo do fluxo do ar comprimido. Para

possibilitar a comparação do volume do fluxo de

trabalho com outros volumes de fluxo, é necessá-

rio sempre especificar a pressão do ar compri-

mido junto com a unidade dimensional Bl/min,

Bm3/min ou alternativamente Bm3/h.

Geração de ar comprimidoCompressores são usados para a geração de ar

comprimido. Para eleger o mais apropriado com-

pressor de ar, informações como valores de

pressão e volume de ar comprimido necessário

por unidade de tempo devem ser conhecidas.

Compressor de ar comprimido 3

De acordo com seus princípios funcionais, com-

pressores de ar comprimido são divididos em:

Compres. dinâmicos 3

Compres. deslocamento positivo 3

Diferentes tipos de compressores estão disponí-

veis nestas categorias com características pró-

prias, as quais têm que ser levadas em conta no

momento da escolha.

Compressores dinâmicos Compressores dinâmicos ou turbocompressores

são baseados exclusivamente no princípio rota-

cional de trabalho. Para a geração de ar compri-

mido são usados:

Compressores de fluxo axial 3

Compressores de fluxo radial 3

Os compressores dinâmicos ou turbocompresso-

res possuem duas peças principais: o impelidor e

o difusor. O impelidor é uma peça rotativa

munida de pás que transfere ao ar a energia

recebida de um acionador. Essa transferência de

energia se faz em parte na forma cinética e em

outra parte na forma de calor. Posteriormente, o

escoamento estabelecido no impelidor é recebido

por uma peça fixa denominada difusor, cuja

função é promover a transformação da energia

cinética do ar em calor, com conseqüente ganho

de pressão. Os compressores dinâmicos efetuam

o processo de compressão de maneira contínua

e, portanto, correspondem exatamente ao que se

denomina, em termodinâmica, um volume de

controle.

Compressor de fluxo axial 3

Compressores de fluxo axial são máquinas dinâ-

micas onde o ar flui em direção axial, alternativa-

mente via uma turbina rotativa com lâminas fixas.

Primeiramente o ar é acelerado e depois compri-

mido. Os canais das lâminas formam um difusor,

onde a energia cinética do ar criada pela sua

circulação é desacelerada e convertida em ener-

gia pressurizada.

As características típicas dos compressores de

fluxo axial são:

Fornecimento uniforme 3

Ar sem óleo 3

Sensível à troca de carga 3

Fornecimento de baixa pressão 3

Page 7: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido8

Compressor de fluxo radial 3

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 volumétricoOs 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:

Compressores de palhetas 3

Compressores de parafuso 3

Compressores de lóbulo 3

Compressores de anel líquido 3

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:

Compressores de pistão 3

Compressores de diafragma 3

Compressores sem pistão 3

As características comuns de compressores do

tipo deslocamento positivo ou volumétrico são

suas pequenas capacidades volumétricas e forne-

cimento de altas pressões.

Compressor de palhetas 3

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.

Page 8: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 9

Compressor de parafuso 3

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:

Unidade de dimensões reduzidas 3

Fluxo de ar contínuo 3

Baixa temperatura de compressão 3

(no caso de resfriamento por óleo)

Compressor de lóbulos ou roots 3

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:

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 3

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:

O ar é isento de óleo 3

Baixa sensibilidade contra sujeira 3

Baixa eficiência 3

Um líquido separador é necessário porque o 3

líquido auxiliar é bombeado continuamente na

câmara de pressão

Page 9: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido10

Compressor de pistão 3

Compressor de pistão é um compressor de deslo-

camento oscilante. Compressores de pistão

levam o ar através do movimento do pistão (para

cima e para baixo) – comprime e descarrega.

Esses processos são controlados por válvulas de

entrada e de descarga.

Diferentes pressões são geradas por vários está-

gios de compressão em série e pelo uso de vários

cilindros, e assim podem produzir diferentes

volumes de ar. As características desse tipo de

compressor são:

Alta eficiência 3

Alta pressão 3

Os compressores de pistão podem ser construí-

dos em vários modelos e com diferente posicio-

namento do cilindro como: posicionamentos

vertical, horizontal, em V, em W ou horizontal-

mente oposto.

Compressor de diafragma 3

O compressor de diafragma é um compressor de

deslocamento oscilante. Compressores de dia-

fragma usam eixos de ligação e diafragmas elásti-

cos para compressão. Ao contrário dos compres-

sores de pistão, cujo pistão move-se de um lado

para outro entre duas posições, o compressor de

diafragma é induzido a mover-se em oscilações

não-lineares. O diafragma é fixo por sua extremi-

dade e é movimentado pelo eixo de ligação. O

comprimento deste depende da deformação do

diafragma.

As características de um compressor de dia-

fragma são:

Cilindro de grande diâmetro 3

Movimento curto do diafragma 3

Econômico no caso de pequenos volumes de 3

fornecimento e baixas pressões

Geração de vácuo 3

Compressor sem pistão 3

O compressor sem pistão é um compressor de

deslocamento oscilante. Seu funcionamento é

baseado no mesmo princípio de um motor diesel

de dois tempos com um compressor fixo.

O ar comprimido age nos pistões em posição de

ponto morto, os impele para o interior e liga o

compressor. Por isso o gás de combustão no

cilindro do motor é comprimido e quando o

combustível injetado dá ignição, os pistões são

separados novamente. O ar fechado é compri-

mido. Depois que o ar exigido escapou, a maioria

do ar comprimido é eliminado por uma válvula

mantenedora de pressão. As válvulas de entrada

começam a levar mais ar. As características de

um compressor sem pistão são:

Alta eficiência 3

Operação sem vibração 3

Princípio de trabalho simples 3

Page 10: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 11

3

Tipos de Compressores

Tipo SímboloDiagrama funcional

Pressão [bar]Vol. do

fluxo[m3/h]

Compressor de pistão tronco10 (1 fase)35 (2 fases)

120600

Compressor de cabeçote cruzado10 (1 fase)35 (2 fases)

120600

Compressor de diafragma baixa pequeno

Compressor s/ pistão Uso limitado como gerador de gás

Compressor de palhetas 16 4.500

Compressor de anel líquido 10

Compressor de parafuso 22 750

Compressor de lóbulos ou roots 1,6 1.200

Compressor de fluxo axial 10 200.000

Compressor de fluxo radial 10 200.000

Regulagem de pressãoNo sistema de ar comprimido a distinção é feita

entre as seguintes faixas de pressão:

Baixa, Média, Alta e Ultra-alta.

Faixa de pressão baixa até 10 bar 3

É a faixa de utilização mais comum entre os

profissionais independentes e a produção indus-

trial para ferramentas pneumáticas.

Faixa de pressão média até 15 bar 3

Tipicamente usada em sistemas de ar para cons-

trução de veículos e manutenção.

Faixa de pressão alta até 40 bar 3

Usada em máquinas de sopro no processamento

de plástico, para ligar grandes motores diesel e

para testar redes de fornecimento de ar.

Faixa de pressão ultra-alta até 400 bar 3

Preferida para aplicações especiais como equipa-

mentos de mergulho e respiração, assim como

compressão e armazenagem de gases técnicos.

Page 11: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido12

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:

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 3

compressor

A umidade atmosférica deixada pelo compressor 3

A regulagem da pressão de descarga do compres-

sor é a variável mais importante se comparada às

outras variáveis controladas.

Definições de pressão 3

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:

Sistema de pressão ps [bar 3 g]

O sistema de pressão ps é a pressão produzida na

saída do compressor após o retorno da válvula.

Pressão-limite p 3 max [barg]

A pressão-limite pmax é a pressão na qual o com-

pressor corta o fornecimento de ar. A pressão-

limite pmax 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 pmax deveria ser de 0,5 a 1,0 bar mais alta

que a pressão mínima (ex.: pressão mínima 9 bar,

pressão-limite 10 bar).

Pressão objetivo p 3 sT [barg]

O sistema de pressão objetivo psT é a pressão

mínima que tem que existir no sistema de forneci-

mento.

5Sistema de ar comprimido,

métodos de controle

Var.2Var.1

Caract. de pressão

Caract. de pressão

Caract. de pressão

tVtV

Caract. de energia elétrica

Caract. de energia elétrica

L130%

L2

L00%

100%

[kW ]

[t]

[t]

PNS

PMIN

PMAX

[P]

L130%

L2

L00%

100%

[kW ]

[t]

[t]

PN

PNS

PMIN

PMAX

[P]

L2

L00%

100%

[kW ]

[t]

[t]

PN

PNS

PMIN

PMAX

[P]

Caract. de energia elétrica

Controle inativo

Controle liga / desliga

Controle liga / desliga atrasado

EWL-

D01

6/P

PN = Sistema de pressãoPNS = Sistema de pressão de valor objetivoPMIN = Pressão mínima de entradaPMAX = Pressão-limite de fornecimentoL0 = Ponto mortoL1 = Operação s/ cargaL2 = Operação c/ cargaTv = Elemento de tempo

Pressão interna p 3 i [barg]

A pressão interna pi refere-se à pressão interna

no compressor de pistão helicoidal até a pressão

mínima na válvula de retorno.

Pressão de entrada p 3 min [barg]

A pressão mínima de entrada pmin 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.

Page 12: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 13

4Condicionamento do ar comprimido

As impurezas do ar normalmente não podem ser

percebidas por olhos humanos.

Não obstante, elas são capazes de interferir no

funcionamento seguro do sistema de fornecimento

de ar comprimido, bem como das ferramentas

pneumáticas. Um metro cúbico (1m3) de ar contém

uma variedade de impurezas como, por exemplo:

Até 180 milhões de partículas de sujeira, de 3

tamanho entre 0,01 e 100 µ m

De 5 a 40 g/m 3 3 de água na forma de umidade

atmosférica

0,01 a 0,03 mg/m 3 3 de óleos minerais e hidro-

carbonetos

Resíduos de metais pesados como: cádmio, 3

mercúrio e ferro

Compressores pegam não somente o ar atmosférico,

mas também as suas impurezas, as quais podem

estar em alta concentração.

Com uma compressão de 10 barg (10 bar de

pressão medida = 11 bar absoluto), a concentra-

ção de partículas de sujeira aumenta 11 vezes.

Um metro cúbico (1m3) de ar comprimido pode

conter neste caso até 2 bilhões de partículas de

sujeira, considerando ainda as impurezas adicio-

nadas ao ar pelo próprio compressor, como óleo

lubrificante por exemplo.

Se todas essas impurezas e mesmo a água conti-

das no ar atmosférico permanecem no ar compri-

mido, conseqüências negativas podem surgir e

certamente afetam o sistema de ar e as ferramen-

tas que se utilizarão desse ar.

Classes de qualidade de ar comprimido conforme DIN ISO 8573-1

A qualidade do ar comprimido está dividida em

diferentes classes atendendo às necessidades de

sua aplicação. Isso ajuda o usuário a definir as

suas necessidades e selecionar os componentes

de condicionamento específicos.

A norma está baseada nas especificações dos

fabricantes, os quais determinam os valores

limitantes permissíveis com referência à pureza

do ar para os sistemas de ar comprimido de seus

equipamentos.

A norma DIN ISO 8573-1 define as classes de

qualidade do ar comprimido com referência a:

Tamanho e densidade das partículas 3

Definição de valores máximos de tamanho e

concentração de partículas sólidas que o ar

comprimido pode conter.

Conteúdo de óleo 3

Definição da quantidade residual de aspersão de

óleo e hidrocarboneto que o ar comprimido pode

conter.

Ponto de vapor da pressão 3

Definição da temperatura mínima na qual o ar

comprimido pode ser esfriado sem precipitação

do vapor de água contido como produto de con-

densação. O ponto de vapor de pressão varia com

a pressão atmosférica.

Impurezas no ar

Ambiente Média mg/m3 Limite mg/m3

Natural 15 50

Cidades 50 100

Área Industrial 100 500

Área de produção 200 900

Classe

Máx. água residual Máx. pó residualMáx. óleo contido

mg/m3Água residual g/m3 Pressão ponto

vapor ºCConcentração de pó

mg/m3

Tamanho de partículas mg/m3

1 0,003 - 70 0,1 0,1 0,01

2 0,117 - 40 1 1 0,1

3 0,88 - 20 5 5 1

4 5,953 + 3 8 15 5

5 7,732 + 7 10 40 25

6 9,356 + 10 - - -

Page 13: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido14

Partículas sólidas no ar comprimido 3

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.

Óleo no ar comprimido 3

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.

Água no ar comprimido 3

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:

ResfriamentoTodos 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/m3

Ponto de vapor ºC

Umidade máx. g/m3

Ponto de vapor ºC

Umidade máx. g/m3

- 5 3,2380 0 4,868 5 6,790

- 10 2,1560 10 9,356

- 15 1,3800 15 12,739

- 20 0,8800 20 17,148

- 25 0,5500 25 22,830

- 30 0,3300 30 30,078

- 35 0,1980 35 39,286

- 40 0,1170 40 50,672

- 45 0,0670 45 64,848

- 50 0,0380 50 82,257

- 55 0,0210 55 103,453

- 60 0,0110 60 129,020

- 70 0,033 70 196,213

- 80 0,0006 80 290,017

- 90 0,0001 90 417,935

Page 14: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 15

SecagemO 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:

Umidade máxima 3

Umidade absoluta 3

Umidade relativa 3

Ponto de vapor atmosférico 3

Ponto de pressão do vapor 3

Umidade máxima – f 3 max [g/m3]

A umidade máxima fmax (quantidade saturada) é

definida como o volume máximo de vapor de água

que 1 m3 de ar pode conter a uma certa tempera-

tura.

Umidade absoluta – f [g/m 3 3]

A umidade absoluta f é definida como o volume de

vapor de água atualmente contido em 1 m3 de ar.

Umidade relativa – 3 [%]

A umidade relativa está definida como a razão

entre a umidade absoluta e a umidade máxima.

Considerando que a umidade máxima fmax 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%.

Ponto de vapor atmosférico – [ºC] 3

O ponto de vapor atmosférico é definido como a

temperatura até a qual o ar atmosférico (1 barabs)

pode ser resfriado sem precipitação de água. O

ponto de vapor atmosférico é de importância

secundária nos sistemas de ar comprimido.

Ponto de pressão do vapor – [ºC] 3

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.

Métodos de secagem do ar 3

O ar comprimido pode ser secado através de

métodos diferentes. Os seguintes métodos são

possíveis:

Condensação: 3 é a secagem do ar pela separa-

ção da água com temperatura mais baixa que

a do ponto de vapor

Difusão: 3 é a secagem do ar pela transferência

de moléculas

Absorção: 3 é a secagem do ar através de desu-

midificação

Métodos por condensação 3

A separação da água através da condensação é

possível com os seguintes métodos:

Alta compressão 3

Processo criogênico (de baixa temperatura) 3

Page 15: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido16

Secagem por alta compressão 3

No caso de alta compressão, o ar é comprimido

acima da pressão exigida antes de ser resfriado e

descomprimido à pressão de trabalho.

Princípio de trabalho: com o aumento da pressão

e decréscimo do volume, o ar armazena cada vez

menos água. Durante a fase de pré-compressão e

com alta pressão, uma quantidade muito grande

de condensação é precipitada. O produto da

condensação é retirado promovendo a redução

da umidade absoluta do ar. Então o ar que foi

altamente comprimido anteriormente é agora

descomprimido e a umidade relativa com a pres-

são do ponto de vapor cai.

Esse processo tem as seguintes características:

Técnica simples com volume fixo de fluxo 3

Nenhum equipamento criogênico (de resfria- 3

mento) e de secagem muito elaborado

Econômico somente para volumes pequenos 3

de fornecimento

Alto consumo de energia 3

Secagem criogênica (por baixas temperaturas) 3

Ao diminuir as temperaturas, a capacidade do ar

para armazenar água é reduzida. Para reduzir seu

nível de umidade, o ar comprimido pode ser

resfriado a baixas temperaturas através de um

secador criogênico.

Princípio de trabalho: o ar comprimido é res-

friado por um fluido criogênico em um trocador

de calor. Através desse processo, o vapor de água

precipita na forma de condensação. O volume

condensado varia conforme as diferenças de

temperaturas do ar comprimido de entrada e de

saída.

Esse processo tem as seguintes características:

Alta eficiência econômica 3

Alta eficiência de secagem 3

Baixa perda de pressão no secador 3

Secagem por difusão 3

O princípio do secador de diafragma está base-

ado no fato de que a água penetra em uma fibra

oca especialmente coberta com velocidade

20.000 vezes mais rápida que o ar. O secador de

diafragma consiste de um diafragma com feixe de

milhares de fibras ocas. Essas fibras ocas são

feitas de plástico rígido resistente a temperatura

e a pressão. Sua superfície interna é coberta por

uma camada extremamente fina de um segundo

tipo de plástico. As fibras ocas (diafragmas) são

encaixadas dentro de um tubo de tal forma que

os canais internos das fibras são mantidos aber-

tos até seu final.

Princípio de trabalho: o ar comprimido úmido flui

por dentro das fibras ocas (fluxo interno). O

vapor de água contido no ar comprimido sai pelas

paredes dessas fibras. Do fluxo principal (de ar

seco) do compressor, uma corrente de ar é expur-

gada e descomprimida. Visto que a umidade

atmosférica máxima depende do volume, a umi-

dade atmosférica relativa cai e o ar expurgado se

torna muito seco.

O fluxo/corrente de ar seco expurgado ao redor

das fibras assegura a concentração do vapor de

água. A corrente de ar expurgada pode escapar

sem ser filtrada, por isso o secador de diafragma

requer um filtro onde são depositadas as partícu-

las de até 0,01 µm. No caso de instalação desse

filtro diretamente depois do compressor, o filtro

requer precipitador contra fluxo tipo ciclone.

Esse processo tem as seguintes características:

Reduzida contaminação do ar 3

Baixa perda de pressão no secador 3

Construção compacta 3

Secador pode ser instalado como parte do 3

sistema fornecedor de ar

Não requer manutenção 3

Não há parte móvel no secador 3

Não há depósito de condensação 3

Não há custo de energia adicional 3

Silencioso 3

Não requer produto refrigerante 3

Não há mecanismo motriz 3

Page 16: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 17

Secagem por absorção 3

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:

Baixa temperatura de entrada 3

Alto efeito corrosivo do agente 3

O ar comprimido seco pode levar o agente 3

dessecativo para o interior do sistema de

fornecimento de ar, causando corrosão consi-

derável

Não há necessidade de nenhum abasteci- 3

mento externo de energia

Instalação do secador 3

Existem duas possibilidades básicas para instalar

um secador de ar comprimido, as quais têm suas

próprias características:

Antes do reservatório de ar (entrada) 3

Depois do reservatório de ar (saída) 3

Instalação antes do reservatório 3

Vantagens:

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 3

inalterada até mesmo no caso de consumo

abrupto de grandes volumes

Desvantagens:

O secador deve ser dimensionado para suprir 3

o volume efetivo total de fornecimento do

fluxo do compressor

No caso de baixo consumo, o secador é fre- 3

qüentemente subdimensionado

Secagem intermitente do ar comprimido 3

Isto força o secador 3

Não é possível a secagem parcial de um fluxo 3

necessário de ar

Alto volume de condensação de água 3

Em fábricas que possuam múltiplos compres- 3

sores, cada compressor requer um secador

6 Método de secagem de ar comprimido

Tipo de secagem Método Agente de secagem

Condensação Alta compressãoResfriamento

Difusão Diafragma / membrana

Absorção Absorção Agente de secagem sólidoSolvente dessecativoLíquido dessecativo

Adsorção Regeneração friaRegeneração interna aquecidaRegeneração externa aquecidaRegeneração a vácuo

Page 17: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido18

Instalação depois do reservatório 3

Vantagens:

Favorável dimensionamento do secador 3

O secador pode ser dimensionado para suprir 3

o consumo necessário de ar comprimido ou

secar só um fluxo parcial necessário de ar

comprimido

Volume do fluxo não intermitente 3

Ar comprimido de entrada com baixa tempera- 3

tura, o ar comprimido terá a oportunidade de

resfriar-se mais adiante dentro do reservatório

Baixo volume de condensação 3

Desvantagens:

A condensação ocorre no reservatório – risco 3

de corrosão

No caso de consumo abrupto de alto volume, 3

o secador é forçado demais

A pressão do ponto de vapor do ar compri- 3

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.

Descarte do produto da condensação 3

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.

FiltragemConhecimento 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:

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 3

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.

Concentração de partículas 3

A concentração de partículas é normalmente

medida pelo peso contido por volume de ar com-

primido (/m3). No caso de baixas concentrações, a

concentração é determinada contando as partícu-

las por unidade de volume (Z/cm3). 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.

Queda de pressão 3

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 0,6

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.

Page 18: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 19

Volume de fluxo 3

O volume máximo de fluxo de ar de um filtro

sempre refere-se ao valor da pressão básica

pg = 7 bar.

Variação de pressão muda o volume máximo de

fluxo do filtro. As mudanças do volume de fluxo

podem ser calculadas facilmente usando-se os

fatores de conversão apropriados.

Tipos de filtro 3

Dependendo do acúmulo de impurezas e da quali-

dade de ar comprimido exigida, os seguintes

tipos de filtro são usados:

Precipitador tipo ciclone 3

Filtro preliminar 3

Filtro de alto desempenho 3

Filtro de carvão ativado 3

Esses filtros são freqüentemente utilizados em

combinação entre si.

Precipitador tipo ciclone 3

Um precipitador tipo ciclone trabalha baseado no

princípio de inércia de massa. Consiste em um

inserto “vórtex” (como o centro de um ciclone) e

um dispositivo de coleta.

O inserto “vortex” é construído de tal forma que

faz com que o ar comprimido entre em movi-

mento circular. Componentes do ar (sólidos e

líquidos) são, por inércia de suas massas, impeli-

dos contra a parede interna do dispositivo de

coleta. Esse processo separa as partículas pesa-

das de impurezas, bem como as gotículas de

água. O material separado flui através de um

defletor de desvio que puxa o fluxo de ar

enviando o líquido depositado e partículas para

dentro do reservatório coletor. Do dispositivo de

coleta, os materiais / impurezas separados

podem ser escoados automática ou manualmente

e assim descartados e/ou reciclados por profis-

sionais capacitados.

As características desse tipo de secador são:

Separação quase que completa da água 3

Filtragem de partículas pesadas de impurezas 3

A velocidade do fluxo de ar aumenta a capaci- 3

dade de filtragem

Filtro preliminar 3

Este tipo de filtro elimina impurezas sólidas

contidas no ar comprimido de tamanho aproxi-

mado até 3 µm, enquanto óleo e água são elimi-

nados somente em pequenas quantidades. Con-

tudo, os filtros preliminares aliviam a carga dos

filtros de alto desempenho e secadores no caso

de condições muito drásticas de impurezas.

Se não há alta necessidade com relação à quali-

dade do ar comprimido, este pode fazer a filtra-

gem sem a necessidade de um filtro fino.

Princípio de trabalho: os filtros preliminares

trabalham baseados no princípio de filtragem de

superfície. Eles têm efeito puramente de peneira.

Os tamanhos de seus poros indicam o tamanho

mínimo de partículas que podem ser filtradas. As

impurezas permanecem na superfície externa do

elemento filtrante.

O fluxo de ar passa através do filtro no sentido de

dentro para fora. Dessa forma, uma reversão no

sentido do fluxo de ar fará com que as partículas

de impurezas depositadas entupam a parte

interna do elemento filtrante. O acúmulo de

partículas sólidas na superfície do filtro impedirá

totalmente a efetiva filtragem do ar.

Sua característica principal é:

Pode ser reutilizado, visto que as partículas 3

separadas permanecem na superfície do

elemento filtrante, o qual pode ser limpo.

Page 19: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido20

Filtro de alto desempenho 3

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/m3 e por isso podem pro-

duzir e fornecer tecnicamente o ar comprimido

sem óleo. As partículas de impurezas de até 0,01

µm são filtradas com eficiência de 99,9999%.

Três mecanismos-chave cooperam para esse

desempenho são eles:

Contato direto: 3 Partículas grandes e gotas de

líquidos têm contato direto com as fibras do

material filtrante e são retidas.

Impacto: 3 Partículas e gotas batem nas fibras

do material filtrante e rebatem, desviando-se

de seu fluxo normal e então são absorvidas

pela próxima fibra.

Difusão: 3 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:

Separação de quase 100% do óleo em estado 3

de fluido. Vapores de óleo não são separados.

A eficiência de filtragem cai com o aumento da 3

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

Pode ser reciclado 3

Filtro de carvão ativado 3

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/m3.

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:

Filtragem preliminar é requerida. O filtro de 3

carvão ativado sempre requer um filtro de alto

desempenho e secador. O ar comprimido

contaminado destrói a adsorção e reduz o

efeito do filtro

Sem reutilização. O filtro de carvão ativado não 3

pode ser reutilizado. Tem que ser substituído

quando certo nível de saturação é alcançado

Page 20: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 21

5Dimensionamento do sistema de ar comprimidoInvariavelmente, 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.

Demanda de ar comprimido 3

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.

Consumo total de ar comprimido 3

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:

Perdas 3

Reservas 3

Erros de cálculo 3

Perdas 3

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%.

Reserva 3

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.

Page 21: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido22

Erros de cálculo 3

Apesar de cálculos cuidadosos, em alguns casos

o dimensionamento estimado do sistema de ar

comprimido é falho. O valor exato do consumo de

ar raramente pode ser determinado devido às

condições marginais e circunstâncias normal-

mente obscuras.

Quando um sistema de ar comprimido é subdi-

mensionado e deve ser estendido em uma fase

posterior com despesas extras (tempos de manu-

tenção de máquina), o usuário deveria incluir um

percentual extra de 5% a 15% para erros de

cálculo.

O volume exigido para fornecimento de ar incluirá

então: o consumo total determinado para os

equipamentos, +5% para perdas, +10% para

reservas e +15% para erros de cálculo.

Tamanho de compressorA decisão básica durante a escolha do compressor

adequado refere-se ao tipo de compressor. Para

quase todos os campos de aplicação das ferra-

mentas pneumáticas, o compressor de parafuso

ou compressor de pistão é a escolha mais correta.

Para certas aplicações, os compressores de

parafuso são recomendados particularmente no

caso de:

Longos períodos de funcionamento 3

Alto consumo de ar comprimido sem altos 3

picos de carga

Grandes volumes de fornecimento 3

Fluxo de volumes contínuo 3

Capac. de compressão de 5 a 14 bar 3

Compressores de parafuso são a escolha perfeita

em sistemas de compressores compostos. Para

altos volumes de fornecimento, o compressor de

parafuso é a escolha mais econômica.

Compressores de pistão também têm seus cam-

pos específicos de aplicação. Eles complementam

os compressores de parafuso.

Seus pontos fortes são:

Demanda de ar intermitente 3

Picos de carga 3

Mudanças freqüentes de carga 3

Baixos volumes de fornecimento 3

Capac. de compressão até 35 bar 3

Os compressores de pistão são indicados para

consumo de ar comprimido flutuante e com picos

de demanda. Eles podem ser usados como

máquinas de picos de demanda em um sistema

composto de compressor. No caso de freqüentes

mudanças de demanda, o compressor de pistão

é a melhor escolha. No caso de baixos volumes

de fornecimento, o compressor de pistão é mais

econômico que o de parafuso. Se flutuação no

consumo de ar comprimido é esperada e a exten-

são da rede está planejada para o futuro, então

um compressor é necessário para operação

largamente intermitente. Nesse caso, um com-

pressor de pistão seria a escolha lógica. Se o

volume de fornecimento do compressor puder

garantir a demanda de ar comprimido constante,

o usuário deve optar por um compressor de

parafuso. Compressores de pistão trabalham em

regime intermitente.

Eles não têm períodos ociosos. Devido a sua

reduzida lacuna de aplicação e seu reservatório

relativamente pequeno, os compressores de

parafuso têm que funcionar automaticamente

devagar para evitar que o motor tenha muitos

ciclos de trabalho.

A escolha certa de um sistema de ar não deveria

depender do preço de compra, o qual se paga

muito rapidamente em função da economia com

os custos operacionais. Esses custos (operacio-

nais) não só incluem os custos atuais com ener-

gia para a geração de ar comprimido, mas tam-

bém os custos inúteis.

Pressão máxima do compressor 3

As bases para a pressão máxima (pressão de

corte para funcionamento) são as diferenças

(entre as pressões máxima e mínima) do contro-

lador do compressor – a máxima pressão de

trabalho exigida pelo equipamento consumidor

de ar comprimido (p.ex.: ferramentas pneumáti-

cas) e o total das perdas de pressão no sistema.

A pressão fornecida, a qual flutua entre a pressão

máxima e a pressão mínima, deve ser, por todo o

tempo, substancialmente mais alta que a pressão

de trabalho dos equipamentos conectados ao

sistema.

Page 22: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 23

Visto que sempre existem perdas de pressão em

sistemas de ar comprimido, o usuário tem que

levar em conta as perdas de pressão que são

causadas pelos diferentes componentes do sis-

tema de ar comprimido.

Os seguintes valores para perdas de pressão

têm que ser levados em conta durante a defini-

ção da pressão de corte de funcionamento do

compressor:

Sistemas básicos de fornecimento de ar com- 3

primido deveriam ser projetados de tal forma

que o total das perdas de pressão na rede de

fornecimento não exceda 0,1 bar

No caso de grandes e amplas redes de forneci- 3

mento de ar comprimido, por exemplo: em

minas, pedreiras ou em grandes edifícios, uma

queda de pressão de até 0,5 bar é permissível

Condicionamento de ar comprimido via seca- 3

dor ou secador de diafragma com filtro até 0,6

bar

Secador de adsorção com filtro até 0,8 bar 3

Precipitador ciclone até 0,05 bar 3

Filtros geralmente até 0,6 bar. (A queda de 3

pressão em filtros aumenta durante a aplica-

ção por contaminação. O especificado é o

limite ao qual o elemento do filtro tem que ser

substituído – vida útil)

O diferencial para compressores de parafuso é 3

de 0,5 a 1,0 bar

O diferencial para compressores de pistão 3

pmax é de -20%

Reservas. Durante operação pode haver sem- 3

pre perdas de pressão imprevistas nos siste-

mas de ar comprimido. Por isso, o usuário

sempre deve planejar a reserva suficiente de

pressão para evitar perdas de força no sistema

Pressão de trabalho 3

A pressão de trabalho dos equipamentos de ar

comprimido deve ser mantida durante todo o

tempo. O desempenho de um equipamento de ar

comprimido fica comprometido mais que propor-

cionalmente quando a pressão do sistema cai

abaixo da pressão de funcionamento do equipa-

mento. Se alguns equipamentos de baixa demanda

de ar comprimido requerem uma pressão de

trabalho substancialmente mais alta que a maioria

dos demais equipamentos, o usuário deve instalar

um segundo compressor, menor, com sistema de

fornecimento de ar comprimido separado e com

pressão de corte apropriadamente mais alta. Isso

porque uma desnecessária supercompressão do

fluxo volumétrico principal do sistema de ar com-

primido acarretará custos consideráveis. Esses

custos adicionais justificam na maioria dos casos a

instalação de um segundo compressor para forne-

cimento de ar comprimido. O sistema separado

rapidamente se pagará, reduzindo assim os custos

operacionais.

Sistemas de compressores múltiplos 3

Para equipamentos de ar comprimido com con-

sumo flutuante alto não é recomendado instalar

somente um único compressor grande. Nesse

caso, a alternativa é um sistema de compressor

composto que consiste em vários compressores.

Os resultados e a confiança operacional são

aumentados com eficiência econômica mais alta.

Um ou vários compressores garantem a demanda

contínua básica de ar comprimido (carga básica).

Se a demanda aumentar, os compressores adicio-

nais entram em funcionamento um depois do

outro (carga intermediária e pico de carga) até

que o volume de fornecimento garanta a

demanda. Se a demanda diminui, eles param de

funcionar novamente um depois do outro. Os

benefícios fundamentais de um sistema com-

posto são:

Confiança operacional 3

Opções favoráveis de manutenção 3

Eficiência econômica 3

Page 23: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido24

Operações que dependem em grande parte de ar

comprimido podem garantir seus fornecimentos

através de um sistema de compressor composto.

Se um compressor fica defeituoso ou requer

conserto ou manutenção, os outros compressores

assumem o fornecimento de ar.

Vários compressores pequenos podem ser mais

bem adaptados às necessidades de consumo de

ar comprimido que um compressor grande.

Essa situação compõe uma melhor e mais alta

eficiência para o sistema.

Se somente uma parte da carga operacional é

requerida, os custos operacionais de um com-

pressor grande não são considerados, mas sim,

somente os baixos custos operacionais dos com-

pressores auxiliares menores conectados ao

sistema composto.

Volume do reservatórioOs reservatórios de ar comprimido são dimensio-

nados de acordo com o volume de fornecimento

do compressor, o sistema de controle e o con-

sumo de ar comprimido. Reservatórios de ar

comprimido nos sistemas de fornecimento de ar

comprimido têm várias funções importantes.

O compressor fornece o ar de acordo com a capa-

cidade de armazenamento do reservatório de ar.

O consumo de ar comprimido pode ser garantido,

por algum tempo, pela capacidade de armazena-

mento desse reservatório. O compressor não

fornece ar comprimido durante o tempo que o

reservatório mantém estoque, mas sim, perma-

nece em “stand by” (inércia) e não consome

energia elétrica. Além disso, o consumo flutuante

de ar comprimido no sistema é compensado e os

picos de demanda são garantidos.

O motor é acionado menos vezes e seu uso fica

reduzido. Possivelmente diversos reservatórios

de ar comprimido podem ser necessários para

manter a capacidade de armazenamento sufi-

ciente. Normalmente, as grandes redes e siste-

mas de fornecimento de ar comprimido têm uma

capacidade de armazenamento suficiente.

Nesse caso, o usuário pode instalar apropriada-

mente um reservatório menor. Devido ao seu

especial princípio de funcionamento, os compres-

sores de pistão geram um volume de fluxo pul-

sante. As variações de pressão interferem no

desempenho dos diferentes equipamentos conec-

tados à rede. Particularmente interruptores de

controle e sensores de medida reagem com os

erros de um volume de fluxo pulsante. O reserva-

tório tem o propósito de aliviar os efeitos das

variações de pressão. No caso de compressores

de parafuso, essa função é desnecessária visto

que eles geram um volume de fluxo quase uni-

forme/constante.

O volume do reservatório é determinado com

base nas especificações dos fabricantes, as quais

foram estabelecidas por experiência prática.

Sempre que possível, o usuário deve selecionar

os reservatórios da linha básica. A pressão

máxima para a qual um reservatório é dimensio-

nado deve, por motivo de segurança, estar a todo

momento com pelo menos 1 bar a mais que a

pressão máxima produzida na saída do compres-

sor. A válvula de segurança é definida / preparada

com esse valor.

O volume de fornecimento do sistema de ar

comprimido pode ser considerado uma parte do

volume do reservatório.

Page 24: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 25

Rede de arUm sistema centralizado de fornecimento de ar

comprimido requer uma rede que alimente indivi-

dualmente os equipamentos com ar comprimido

necessário. Para garantir uma operação segura e

barata dos equipamentos, a rede tem que estar

adaptada a certas condições:

Volume de fluxo suficiente 3

Cada equipamento conectado à rede deve ser

alimentado a qualquer momento com o volume

de fluxo exigido.

Pressão de trabalho 3

Cada equipamento conectado à rede deve ser

alimentado a qualquer momento com a pres-

são de trabalho necessária.

Qualidade do ar comprimido 3

Cada equipamento conectado à rede deve ser

alimentado a qualquer momento com ar com-

primido na qualidade exigida.

Baixa queda de pressão 3

Por questões econômicas, a queda de pressão

na rede deve ser tão baixa quanto possível.

Confiança operacional 3

O fornecimento de ar comprimido deve ser

garantido com extrema segurança. No caso de

danos à tubulação, manutenções e consertos,

a rede deve ter alternativas para que não seja

necessário seu fechamento completo.

Normas de segurança 3

Todas as relevantes instruções de segurança

devem ser seguidas incondicionalmente. As

linhas de distribuição são instaladas pela

planta inteira e por elas o ar é fornecido a

diversos equipamentos em curtas distâncias.

Se possível, as redes de distribuição devem

ser instaladas em forma de anel (sistema

fechado). Um sistema em forma de anel

(fechado) aumenta a eficiência econômica e a

confiança operacional da rede.

A queda de pressão nas linhas de distribuição

não deve exceder 0,03 bar.

Sistema em forma de anel (fechado) 3

Um sistema em forma de anel é também chamado

de sistema de distribuição fechada. Nesse sis-

tema, é possível fechar setores individuais da

rede sem interromper o fornecimento de ar com-

primido às outras áreas. Isso assegura o forneci-

mento de ar comprimido para a maioria dos

equipamentos, até mesmo durante os consertos,

manutenções e a instalação de extensões do

sistema. Se o ar comprimido é fornecido dentro

de um sistema fechado de distribuição, esse ar

tem que percorrer distâncias mais curtas que no

caso de um sistema de ramificações (galhos). Por

isso, a queda de pressão fica reduzida. O dimen-

sionamento de um sistema fechado pode ser

calculado com a metade da tubulação de trans-

porte e metade do volume de fluxo.

Sistema de ramificações (galhos) 3

As linhas de distribuição são instaladas pela

planta inteira e por elas o ar é fornecido para os

equipamentos em distâncias curtas. Essas linhas

também podem ser organizadas na forma de

ramificações ou galhos.

A queda de pressão nas linhas de distribuição

não deve exceder 0,03 bar. Neste sistema, essas

linhas se ramificam para grandes áreas de distri-

buição e terminam no equipamento pneumático.

Linhas de ramificações individuais podem alimen-

tar equipamentos que estão à parte um dos

outros (não necessariamente na mesma área de

trabalho). Também é possível programar uma

linha inteira de fornecimento de ar comprimido

através do sistema de ramificações. Eles têm a

vantagem de necessitar menos material que os

sistemas em forma de anel (fechado). Sua des-

vantagem, contudo, é que eles têm que ser mais

bem e mais amplamente dimensionados que os

sistemas fechados, pois freqüentemente causam

perdas de pressão severas.

Page 25: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido26

7 Sistema de distribuição em forma de anel (sistema fechado)

7

4

6

5

3

4

2

1

9

8 EWL-

D01

7/P

1. Compressor 6. Secador de ar2. Válvula de parada 7. Linha principal3. Reservatório de ar 8. Linha em anel (fechada)4. Dreno de condensação 9. Saída p/ fornecimento de ar5. Válvula de segurança

8 Sistema de distribuição ramificada (sistema de galhos)

7

4

6

5

3

4

2

1

9

8

EWL-

D01

8/P

1. Compressor 6. Secador de ar2. Válvula de parada 7. Linha principal3. Reservatório de ar 8. Linha ramificada4. Dreno de condensação 9. Saída p/ fornecimento de ar5. Válvula de segurança

Page 26: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 27

Rede de fornecimento

Se possível, as redes de fornecimento de ar

comprimido devem ser instaladas em linha reta.

Se os cantos não podem ser evitados completa-

mente, eles não devem ser reforçados por cotove-

los ou ligações em “T”.

Curvas e conexões longas têm qualidades de

fluidez melhores e causarão menores quedas de

pressão. Também devem ser evitadas mudanças

súbitas de diâmetro das tubulações por causa da

grande queda de pressão.

Longas redes de fornecimento devem ser dividi-

das em vários setores, cada um equipado com

uma válvula de parada (shut-off) individual. A

possibilidade de fechar partes do sistema é

particularmente importante para inspeções,

consertos e troca de operação. Uma segunda

estação de compressor suprindo a rede de outra

localização pode ser possivelmente uma alterna-

tiva e vantagem para grandes redes.

Como resultado, o ar comprimido percorre distân-

cias mais curtas e a queda de pressão tende a ser

menor. Redes principais e grandes redes de distri-

buição têm que ser soldadas em conjunto, com

uma única conexão em “V”, que evita cantos vivos.

Além disso, a resistência do fluxo de ar na tubula-

ção fica reduzida e ambos, filtros e ferramentas,

não ficam sujeitos a prejuízos desnecessários

causados por resíduos de solda (ferrugem).

Redes de fornecimento sem secadores 3

A compressão do ar promove a eliminação da

umidade contida no ar em forma de gotículas de

água (produto de condensação). Se o condiciona-

mento do ar comprimido não é feito por um

secador de ar, o usuário tem que estar ciente que

haverá a presença de água na rede inteira.

Nesse caso, certas regras têm que ser observadas

durante a instalação do sistema de ar, evitando

assim os danos nos equipamentos pneumáticos.

Tubulações com inclinação 3

As tubulações devem ser instaladas com

inclinação aproximada de 1,5º a 2º em direção

ao fluxo de ar.

Linha principal vertical 3

A condensação da água aparece quando o ar

resfria e pode voltar para o reservatório de ar

comprimido.

Dreno de condensação 3

Deve estar posicionado no ponto mais baixo

do sistema de fornecimento de ar comprimido

para fácil eliminação.

Conexões da rede 3

Elas devem se ramificar na direção de fluxo

de ar.

Sempre deve haver uma unidade de manutenção

com um filtro, um dreno de água e um redutor de

pressão instalados. Dependendo da aplicação do

equipamento pneumático, um lubrificador tam-

bém deveria estar disponível.

Redes de fornecimento com secadores 3

Com um secador de ar comprimido e com um

sistema de filtro satisfatório instalado no sistema

de fornecimento de ar comprimido, o usuário

pode trabalhar sem preocupações relativas à

condensação da água. Isso também reduz as

despesas da instalação da rede. Até certo ponto,

os custos menores são argumentos suficientes

para justificar a compra de um secador de ar

comprimido.

As características de fluxo do ar comprimido 3

O ar comprimido em movimento está mais sujeito

a regras físicas diferentes do que o ar compri-

mido parado / estacionário. O volume do fluxo é

calculado pela superfície de percurso e pela

velocidade. A fórmula seguinte aplica-se à transi-

ção do ar de um tubo para outro em uma secção

de corte:

V = A1 x v1 = A2 x v2

A1 v2 ___ = ___ A2 v1

V = volume do fluxo

A1 , A2 = secção de corte

v1 , v2 = velocidade

Page 27: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido28

Essa fórmula mostra que a velocidade do fluxo é

inversamente proporcional à secção de corte. O

movimento do fluxo pode ser também linear ou

turbulento (fluxo de retorno e redemoinho).

9 Linha de resistência do fluxo

p

p

1p

2

q v

p

1

2

q v

1

2

AT/V

SZ 2

72.0

Linear

Turbulento

Fluxo linear 3

Um fluxo linear é definido como um movimento

uniforme e retilíneo onde as linhas de fluxo são

paralelas e alinhadas entre si. Um fluxo linear é

conhecido por:

Baixa queda de pressão 3

Baixa transferência de calor 3

Fluxo turbulento 3

Um fluxo turbulento é definido como um movi-

mento de fluxo indefinido, onde as linhas de fluxo

não são alinhadas paralelamente uma com as

outras, mas movem-se em todas as direções. Um

fluxo turbulento é conhecido por:

Alta queda de pressão 3

Alta transferência de calor 3

Linha de resistência 3

De acordo com as leis da mecânica dos fluidos, a

queda de pressão ∆p aumenta ao quadrado a

redução do volume do fluxo. Em uma velocidade

crítica, as mudanças de tipo de fluxo de linear

para turbulento, a linha de resistência aumenta

abruptamente. O dimensionamento da pressão da

tubulação aponta então para a realização de um

movimento de fluxo linear.

Queda de pressão no sistema de ar 3

O fluxo de ar é obstruído a cada mudança de

direção que ele deve fazer, seguindo o posiciona-

mento da rede de fornecimento. Como

conseqüência, há distúrbios no movimento de

fluxo linear e a queda de pressão fica acentuada.

O nível da queda de pressão é influenciado pelos

seguintes fatores e componentes da rede:

Comprimento da tubulação 3

Diâmetro interno da tubulação 3

Pressão interna da rede 3

Ramificações e cotovelos 3

Extensões 3

Válvulas, acessórios e conexões 3

Filtros e secadores 3

Vazamentos 3

Qualidade da superfície interna da tubulação 3

Para evitar uma queda de pressão acentuada,

esses fatores devem ser levados em conta

quando uma rede de ar comprimido for projetada.

Com o propósito de simplificar as resistências de

fluxo dos diferentes acessórios, conexões e coto-

velos, estes são convertidos aos comprimentos

equivalentes da tubulação. Esses valores devem

ser acrescentados ao comprimento real da tubu-

lação para obter a fluidez do ar na tubulação. Na

maioria dos casos, porém, todas as especifica-

ções sobre acessórios, conexões e cotovelos já

devem estar disponíveis no começo da fase de

planejamento de uma rede. Por isso, a fluidez no

comprimento da rede “L” é calculada multipli-

cando o comprimento da tubulação pelo fator

1,6.

Page 28: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido 29

Fatores de correção da rede 3

Acessórios, cotovelos e conexões dobradas

aumentam a resistência de fluxo de ar. Experiên-

cias práticas têm conduzido ao desenvolvimento

e busca de fatores correspondentes ao fator de

comprimento, os quais são incluídos como com-

primento extra da tubulação (em metros) nos

cálculos de fornecimento dos sistemas de ar.

10Regras de instalação do sistema de ar

comprimido

= ca. 30°

r

d

D

r = 6d

Errado

Certo

Instalação da tubulação

Cotoveloem curva

Conexãoramificada

Cotovelo 90ºConexão em T

Fluxo c/ características ruins

EWL-

D01

9/P

Peças ou acessórios

Correspondente ao comprimento linear em metros

Para diâmetros nominais de tubos ou peças

DN 25 DN 40 DN 50 DN 80 DN 100 DN 125 DN 150

Válvula de parada “shut-off” 8 10 15 25 30 50 60

Válvula de membrana 1,2 2 3 4,5 6 8 10

Válvula de abertura 0,3 0,5 0,7 1 1,5 2 2,5

Cotovelo 90º 1,5 2,5 3,5 5 7 10 15

Cotovelo curvo 90º - R = d 0,3 0,5 0,6 1 1,5 2 2,5

Cotovelo curvo 90º = R = 2d 0,15 0,25 0,3 0,5 0,8 1 1,5

Conexão em T 2 3 4 7 10 15 20

Peça redutora D = 2d 0,5 0,7 1 2 2,5 3,5 4

Page 29: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Tecnologia de ar comprimido30

11 Dimensionamento da rede

EWL-

PN00

7/G

100,083,075,0

58,066,5

50,041,533,025,016,512,5

8,06,55,0 1/2"(13mm)

3/4"(19mm)1"(25mm)

1/4"(32mm) 11/2" (38mm)

2"(50mm)

2 1/2"(65mm)

3"(80mm)

10 20 30 40 50 75 100 150 200 250 300 350 400 450 500Volume de ar (l/s)

Ar descomprimido

110,5

Tubulações Diferentes materiais podem ser usados para a

tubulação de um sistema de ar comprimido. Os

possíveis materiais são:

Tubos de aço perfilados 3

Tubos de aço sem costura 3

Tubos de aço inoxidável 3

Tubos plásticos 3

As características e propriedades desses diferen-

tes materiais devem ser observadas.

Tubos de aço perfilados 3

Conforme as normas DIN 2440, 2441 e 2442 (tipo

de pesos médio e pesado) os tubos perfilados

são feitos de aço. A máxima pressão de trabalho

é de 10 a 80 bar e a máxima temperatura de

trabalho é de 120 °C.

Vantagem: tubos perfilados são baratos e rápidos

para instalar. As conexões são separáveis e os

componentes individuais podem ser reutilizados.

Desvantagens: tubos perfilados oferecem alta

resistência para o fluxo de ar. As juntas começam

a apresentar vazamentos após certo tempo de

uso. A instalação desse tipo de tubulação requer

certa experiência. Tubos perfilados que não

sejam galvanizados não devem ser utilizados em

sistemas de fornecimento de ar comprimido sem

que haja um secador acoplado ao sistema, visto

que eles são sensíveis à corrosão.

Tubos de aço sem costura 3

Conforme a norma DIN 2448, os tubos de aço

sem costura (nas versões galvanizados ou com

recozimento) normalmente, são instalados em

sistemas de ar comprimido. A pressão máxima de

trabalho é de 12,5 a 25 bar e a temperatura

máxima de trabalho é de 120 °C.

Vantagens: esses tubos são baratos e nas instala-

ções profissionais os vazamentos de ar são quase

totalmente descartados.

Desvantagens: a instalação requer certa experi-

ência, visto que esses tubos têm que ser solda-

dos ou colados. Tubos de aço sem costura que

não sejam galvanizados não devem ser utilizados

em sistemas de fornecimento de ar comprimido

sem que haja um secador acoplado ao sistema,

visto que eles são sensíveis à corrosão.

Tubos de aço inoxidável 3

Conforme as normas DIN 2462 e 2463, os tubos

de aço inoxidável são escolhidos para satisfazer

as demandas de qualidade mais altas. A pressão

máxima de trabalho é de até 80 bar e a tempera-

tura máxima de trabalho é de 120 °C.

Vantagens: tubos de aço inoxidável são resistentes

à corrosão e oferecem baixa resistência ao fluxo

de ar. Nas instalações profissionais, os vazamentos

são quase que totalmente descartados.

Desvantagens: a instalação requer certa experi-

ência visto que os tubos devem ser soldados ou

colados. Inicialmente, os custos são altos.

Page 30: Manual pneumatica ar_comprimido 2

Robert Bosch Limitada

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6 0

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