Dimensionamento de Rede de Ar Comprimido Industrial - TCC Engenharia Mecânica

FACULDADE HORIZONTINA DJONATAN EDUARDO MALDANER DIMENSIONAMENTO DE UMA REDE DE AR COMPRIMIDO INDUSTRIAL HORIZONTINA 2016 FACULDADE HORIZONTINA Curso de Engenharia Mecânica DJONATAN EDUARDO MALDANER DIMENSIONAMENTO DE UMA REDE DE AR COMPRIMIDO INDUSTRIAL Trabalho Final de Curso apresentado como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica pelo Curso de Engenharia Mecânica da Faculdade Horizontina ORIENTADOR Rafael Luciano Dalcin Mestre HORIZONTINARS 2016 FAHOR FACULDADE HORIZONTINA CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA A Comissão Examinadora abaixo assinada aprova a monografia Dimensionamento de uma rede de ar comprimido industrial Elaborada por Djonatan Eduardo Maldaner Aprovado em 28112016 Pela Comissão Examinadora Mestre Rafael Luciano Dalcin Presidente da Comissão Examinadora Orientador Mestre Marcelo Gonzalez Passos FAHOR Faculdade Horizontina Mestre Cristiano Rosa dos Santos FAHOR Faculdade Horizontina HORIZONTINA RS 2016 DEDICATÓRIA Dedico este trabalho especialmente aos meus pais José e Roseli Maldaner ao meu irmão Djorges e aos meus amigos que sempre estiveram junto comigo 1 AGRADECIMENTO Agradeço primeiramente a minha família em especial aos meus pais senhor José e Roseli meu irmão Djorges pelo convívio alegre durante todos esses anos de vida além do incentivo e suporte financeiro moral e psicológico para meu aperfeiçoamento pessoal e profissional ao longo dos anos Ao meu orientador Rafael Luciano Dalcin por me conduzir na elaboração deste trabalho pelos ensinamentos e dedicação concedida em todos os momentos solicitados Aos demais professores que fizeram parte da minha trajetória no curso de Engenharia Mecânica os quais contribuíram com suas experiências sabedoria e conhecimento para o aprimorando das habilidades e competências Por fim a Faculdade Horizontina FAHOR que me acolheu e me oportunizou concluir este curso de graduação realizando um grande sonho 2 O único lugar aonde o sucesso vem antes do trabalho é no dicionário Albert Einstein 3 RESUMO O ar comprimido é uma forma de energia de ampla utilização no setor industrial empregada em diversos processos e equipamentos É resultado da compressão do ar complementado por processos de tratamento com finalidade de oferecer o melhor desempenho para os equipamentos O objetivo geral deste estudo é dimensionar uma rede de distribuição de ar comprimido que atenda a demanda de pressão e vazão requeridas pela ampliação da instalação em uma metalúrgica Para a realização do trabalho foi necessário fazer um embasamento teórico e posteriormente a coleta de informações na empresa tais como seleção dos equipamentos que utilizam o ar comprimido dimensões da unidade de produção e escolha das singularidades Uma análise nos catálogos dos fabricantes auxiliou na obtenção de especificações técnicas dos equipamentos pneumáticos Por meio das informações foi apresentado o layout da rede de ar comprimido cálculos dos diâmetros das linhas de distribuição e alimentação o volume do reservatório de ar e o tipo do compressor adequado Através do dimensionamento da rede de ar comprimido verificouse que o sistema atende as necessidades dos equipamentos proporciona um bom desempenho e oferece maior vida útil aos equipamentos pneumáticos Palavraschave Ar comprimido Compressor Dimensionamento do sistema Layout de distribuição LISTA DE FIGURAS Figura 1 Custo de propriedade de um sistema de ar comprimido em 10 anos 15 Figura 2 Produção distribuição e tratamento do ar comprimido 16 Figura 3 Classificação dos compressores 17 Figura 4 Vista em corte do compressor de parafuso 18 Figura 5 Tipos de redes de distribuição 21 Figura 6 Instalação da linha de alimentação 21 Figura 7 Instalação da linha de alimentação 22 Figura 8 Dimensões mm da rede de distribuição 26 Figura 9 Dimensões mm da rede de alimentação 26 Figura 10 Diagrama para seleção de compressores 30 Figura 11 Layout da montagem completa 32 Figura 12 Linha completa da distribuição 32 LISTA DE QUADROS Quadro 1 Singulares selecionadas 27 Quadro 2 Equipamentos pneumáticos 28 Quadro 3 Vazão de ar 28 Quadro 4 Especificações da rede de distribuição 33 Quadro 5 Dimensões das singulares 34 Quadro 6 Vazão unitária de cada linha 35 Quadro 7 Especificações da rede de alimentação 35 Quadro 8 Singulares da rede de alimentação 36 Quadro 9 Unidades de vazão e pressão 36 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 11 11 TEMA 11 12 DELIMITAÇÃO DO TEMA 11 13 PROBLEMA DE PESQUISA 12 14 JUSTIFICATIVA 12 15 OBJETIVO GERAL 12 16 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 12 2 REVISÃO DA LITERATURA 14 21 AR COMPRIMIDO 14 22 UTILIZAÇÃO DO AR COMPRIMIDO 14 23 PRODUÇÃO E PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO 15 24 COMPRESSORES 16 241 Compressores de deslocamento volumétrico ou dinâmicos 17 25 FILTRO DE AR 18 26 SECADOR DE AR 19 27 REDES DE DISTRIBUIÇÃO 20 28 RESERVATÓRIO DE AR 22 29 DIMENSIONAMENTO DAS TUBULAÇÕES 23 31 MÉTODOS E TÉCNICAS UTILIZADOS 24 32 COLETA DE DADOS 25 321 Dimensões da tubulação 25 322 Vazão do sistema 27 323 Queda de pressão admitida 29 324 Pressão de regime 29 325 Seleção do compressor 29 326 Parâmetros para calcular o volume do reservatório 29 4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 31 41 LAYOUT DE DISTRIBUIÇÃO 31 42 DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO 33 421 Rede de distribuição 33 1 421 Rede de alimentação 34 43 TIPO DE COMPRESSOR SELECIONADO 36 44 DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO DE AR 37 CONCLUSÃO 38 REFERÊNCIAS 39 ANEXOS 40 1 INTRODUÇÃO O uso do ar comprimido na indústria é justificado pelo fato dele ser um condutor de energia para variadas áreas de aplicações industriais No caso conduzse energia pneumática que será transformada em energia mecânica na maior parte das operações Segundo Bosch 2008 o ar comprimido vem sendo aplicado como meio de racionalização do trabalho na indústria e vem ocupando cada vez mais espaço em aplicações industriais Porém somente na metade do século XIX que este recurso atingiu o uso industrial Fialho 2011 comenta que a difusão do ar comprimido no Brasil aconteceu na década de 60 com a expansão da indústria automobilística O mesmo foi implantado pela necessidade de produzir peças em série pois demandavase um grande número de operações repetitivas e consequentemente redução de custos e tempo de produção O ar comprimido é bastante aplicado nas indústrias como condutor de energia possuindo um excelente grau de eficiência sendo insubstituível em diversas áreas executando operações com flexibilidade gerando racionalização do trabalho economia além de proporcionar segurança ao trabalho A partir de uma necessidade o objeto de estudo vem a ser um dimensionamento do sistema de ar comprimido para uma empresa localizada na cidade de HorizontinaRS A mesma não possui uma rede de distribuição para alguns equipamentos novos limitando determinadas atividades de produção como movimentação de chapas acabamento e montagem de conjuntos O dimensionamento do sistema irá aumentar a qualidade e a capacidade de produção da empresa 11 TEMA O tema do presente trabalho é o dimensionamento de uma reder de ar comprimido que atenda a necessidade dos equipamentos utilizados na linha de produção de uma metalúrgica de pequeno porte O dimensionamento deve atender os equipamentos novos e as futuras ampliações da empresa 12 DELIMITAÇÃO DO TEMA Para obter conhecimento sobre o assunto será realizado um estudo sobre o dimensionamento de uma rede de ar comprimido com o modelamento do layout de distribuição o cálculo do diâmetro da tubulação e a seleção do compressor e reservatório de 12 ar No trabalho não será considerada a vazão dos equipamentos pela frequência de utilização O valor utilizado será o total gerado pela soma dos equipamentos 13 PROBLEMA DE PESQUISA Atualmente a empresa possui uma unidade de produção tendo em vista a aquisição de alguns equipamentos para atender maior gama de clientes e serviços Para instalação das máquinas e equipamentos novos a empresa alugou mais um pavilhão anexo ao pavilhão atual A empresa optou em fazer uma reforma com a finalidade de unir os dois pavilhões e melhorar o layout para acomodar a nova produção O problema surgiu justamente pelo fato de que a empresa possuir sistema de ar comprimido somente para uma máquina de corte laser o qual não tem capacidade suficiente para atender as novas instalações 14 JUSTIFICATIVA O dimensionamento do sistema ar comprimido justificase pelo fato da empresa utilizar o ar comprimido nos novos equipamentos como ventosa pneumática para movimentação de chapas lixadeiras entre outros A implantação de um sistema bem dimensionado para atender a demanda atual de ar comprimido das máquinas pneumáticas assim como oportunizar futuras ampliações dos pontos de consumo o sistema de ar comprimido é fundamental para a empresa aumentar sua produção com a aquisição dos novos equipamentos 15 OBJETIVO GERAL Dimensionar uma rede de distribuição de ar comprimido que atenda a demanda de pressão e vazão requeridas pela ampliação da instalação em uma metalúrgica localizada na cidade de Horizontina RS 16 OBJETIVOS ESPECÍFICOS o Planejar um sistema que atenda às necessidades atuais e futuras o Selecionar os acessórios da tubulação o Dimensionar a rede de distribuição 13 o Selecionar o compressor de acordo com o sistema o Criar um layout do sistema de distribuição 14 2 REVISÃO DA LITERATURA 21 AR COMPRIMIDO A compressão do ar ambiente resulta em uma fonte de energia conhecida como ar comprimido o ar é puro incolor e sem cheiro sua composição resulta de uma mistura de oxigênio 21 nitrogênio 78 e alguns gases raros 1 METALPLAN 2010 O ar comprimido é uma de energia armazenada que é utilizado para operar equipamentos pneumáticos O ar comprimido é empregado em processos de fabricação industriais exercendo funções de acionamento mecânico transporte de materiais e propulsão de ferramentas pneumáticas KARMOUCHE 2009 22 UTILIZAÇÃO DO AR COMPRIMIDO Segundo Rollins 2004 existem várias possibilidades de aplicações do ar comprimido devido a sua simplicidade flexibilidade e segurança em uma unidade fabril de pequeno a grande porte As principais aplicações do ar comprimido são o Atuação de ferramentas e motores pneumáticos o Sistemas de pintura o Jatos de areia o Componentes pneumáticos lubrificados e não lubrificados o Ar de instrumentação o Ar de respiração o Teares jato de ar o Aeração de tratamento de efluentes o Processamento de alimentos o Transporte pneumático Referente ao emprego de ar comprimido um fator muito importante está relacionado ao gasto energético necessário para sua obtenção Figura 1 Estimase que em um ano comprimese em torno de cinco bilhões de toneladas de ar levando a um gasto energético da ordem de 400000 GWh Para efeito de comparação a usina hidrelétrica de Itaipu produziu em 2010 86000 GWh Já o consumo energético do Brasil no ano de 2010 foi de 420000 15 GWh O custo total com ar comprimido atingiu a ordem de 33 bilhões de reais METALPLAN 2010 Figura 1 Custo de propriedade de um sistema de ar comprimido em 10 anos Fonte Adaptado de Metalplan 2010 O ar comprimido é uma fonte de energia que possui uma demanda muito alta energia elétrica para sua produção portanto sua aplicação pode custar de sete a dez vezes mais que a energia elétrica em uma aplicação similar Segundo Metalplan 2010 no meio industrial 100 m³ de ar comprimido custa cerca de R 085 apenas em energia elétrica Os principais fatores que justificam o uso dessa forma de energia são flexibilidade conveniência segurança e relativa facilidade de armazenamento 23 PRODUÇÃO E PREPARAÇÃO DO AR COMPRIMIDO De acordo com Jesus 2012 o ar comprimido passa por uma série de etapas antes de ser utilizado Estas etapas são indispensáveis para o correto funcionamento dos equipamentos pneumáticos e o aumento da vida útil de seus componentes a mesma está vinculada a produção e o tratamento do ar até ser distribuído nas máquinas A Figura 2 apresenta um típico sistema de ar comprimido O sistema representado na Figura 2 abrange os equipamentos necessários para fornecer ar comprimido de qualidade O ar comprimido é produzido na unidade de geração e distribuído na fábrica Após a compressão o ar sofre um tratamento envolvendo a remoção de impurezas e umidade a fim de atender as exigências de qualidade do sistema à que ele se destina SILVA 2002 16 Figura 2 Produção distribuição e tratamento do ar comprimido Fonte Silva 2002 p 25 Conforme apresentado na Figura 2 o ar aspirado pelo compressor passa pelo filtro que tem a função de reter impurezas existentes no ar com o objetivo de proteger o compressor Após a filtragem o ar é comprimido pelo compressor Após o processo de compressão a temperatura do ar se eleva sendo necessário o processo de resfriamento com o auxílio de um resfriador O próximo passo é o processo de secagem que tem a finalidade de retirar a umidade presente no ar Em seguida o ar é armazenado no reservatório com o intuito de garantir uma reserva de ar garantindo uma pressão constante na linha durante as flutuações evitando o acionamento continuo do compressor A última etapa contempla a distribuição do ar pela rede onde ele será ajustado de acordo com as necessidades de cada equipamento com o auxílio de unidades de preparação de ar JESUS 2012 24 COMPRESSORES Jesus 2012 afirma que o compressor definese como uma máquina de fluxo onde a energia mecânica ou elétrica é transformada em energia de pressão ar comprimido por meio da compressão do ar ambiente O compressor possui a função e aumentar a energia dos gases ocasionada pelo aumento da pressão O compressor aspira ar atmosférico e o comprime elevando sua pressão até um valor determinado à realização de trabalho CORADI 2011 A Figura 3 apresenta a classificação dos compressores 17 Figura 3 Classificação dos compressores Fonte Adaptado de Parker Training 2006 p 12 241 Compressores de deslocamento volumétrico ou dinâmicos De acordo com Fialho 2011 nos compressores volumétricos o ar é deslocado para uma ou mais câmaras de compressão Aos poucos o volume da câmara diminui e o ar é comprimido internamente Quando o ar atinge a pressão máxima a válvula é aberta e o ar é descarregado pelo sistema de saída Já nos compressores dinâmicos o ar é deslocado entre lâminas sobre um impulsor de compressão por rotação rápida e atinge uma velocidade elevada Posteriormente o ar é descarregado através de um difusor onde a energia cinética é transformada em pressão estática Estes tipos de compressores ocupam a gama das grandes vazões e das grandes potências em virtude de seu alto rendimento e suas dimensões moderadas HENN 2006 Segundo Fialho 2011 o compressor de deslocamento volumétrico rotativo realiza a sucção e compressão do ar por meio de movimentos rotacionais até o ar atingir a pressão de utilização O compressor rotativo de parafuso mostrado na Figura 4 é composto por dois rotores helicoidais em forma de parafusos que giram em sentidos opostos portanto o ar é deslocado de forma continua entre os parafusos com isso a partir do engrenamento de um determinado filete o espaço disponível para o gás vai diminuindo e provocando a compressão 18 Figura 4 Vista em corte do compressor de parafuso Fonte Adaptado de Fialho 2011 p 49 25 FILTRO DE AR Filtros são sistemas utilizados na filtragem do ar mantendo a quantidade de sujeira e materiais abrasivos dentro de limites aceitáveis para o bom funcionamento e vida útil do sistema de ar comprimido Eles são capazes de reter umidade e partículas presentes no ar CORADI 2011 O filtro de ar é aplicado em três pontos diferentes no sistema de ar comprimido Um filtro antes um depois do secador de ar e outro no ponto de uso METALPLAN 2010 Metalplan 2010 relata que a instalação do filtro antes do secador préfiltro tem como função separar o restante do condensado e impurezas que não foram totalmente eliminadas no processo de resfriamento aumentando assim a eficiência do secador de resfriar o ar comprimido Já a instalação do filtro após o secador de ar pósfiltro exerce a função de eliminar a umidade residual e as partículas sólidas De acordo com Coradi 2011 o ar que circula na rede de distribuição pode conter umidade impureza e contaminantes A maior parte dessas impurezas é eliminada no processo de tratamento do ar mas as partículas menores que não foram retidas nesse processo ficam no interior da canalização e são deslocadas pelo fluxo do ar comprimido chegando até a alimentação das máquinas pneumáticas agindo como abrasivos prejudicando seu funcionamento O filtro instalado no ponto de uso é empregado para minimizar esse problema proporcionando uma melhor qualidade do ar 19 É importante destacar o filtro de ar de admissão posicionado juntamente ao compressor pois durante o funcionamento os compressores realizam a movimentação de volumes significativos de ar e embora não seja perceptível o ar apresenta impurezas que podem acumular em quantidades consideráveis se o ponto de entrada de ar não estiver em um local adequado BUCK 2004 26 SECADOR DE AR O ar possui vapor dágua que pode condensar devido à variação da pressão e temperatura ao longo da rede de distribuição do ar comprimido Drenos e filtros separadores de água têm o papel de retirar esse condensado da linha pneumática Porém tais componentes não são capazes de retirar vapor dágua por isso tornase conveniente o uso de secadores de ar SILVA 2002 Conforme Gresh apud Coradi 2011 a compra de um secador de ar comprimido é um alto investimento para a empresa Um secador pode representar 25 do valor total da instalação do ar comprimido No entanto o custo da aquisição do secador é compensado pelos inúmeros benefícios que ele traz minimizando os prejuízos causados pelo ar úmido como por exemplo substituição de componentes pneumáticos impossibilidade de utilizar o ar em algumas operações e o refugo gerado na produção de produtos Diante do exposto pode se concluir que o uso do secador tornase benéfico ao sistema Conforme Coradi 2011 são múltiplos os meios de secagem do ar comprimido Os três mais utilizados no mercado industrial e com melhores resultados finais são o Secagem por refrigeração O secador de ar por refrigeração é o tipo mais utilizado nas indústrias atualmente Neste secador o ar comprimido quente entra e atravessa um trocador de calor arar onde é préresfriado pelo ar frio que está saindo do secador Depois é deslocado para outro trocador de calor fazendo com que sua temperatura diminua para cerca de 3ºC Isso faz com que o vapor dágua presente no ar seja condensado e eliminado do sistema Para que o ar possa ser filtrado ele deve ser aquecido passando novamente pelo trocador de calor arar resfriando o ar que está entrando e consequentemente aumentando sua temperatura ELETROBRÁS 2005 o Secagem por absorção Os secadores por absorção utilizam um dessecante agente de secagem para absorver a umidade O dessecante possui inúmeros pequenos poros nos quais a água é retida Assim uma pequena parte do dessecante pode coletar uma grande quantidade de água Suas vantagens são baixo ponto de orvalho e custo de operação moderado BUCK 2004 20 o Secagem por adsorção Os secadores por adsorção atuam através de substâncias secadoras que adsorvem ou seja admitem uma substância à superfície da outra o vapor dágua que com o auxílio do ar quente podem ser regeneradas Para efetuar a limpeza do elemento secador o sistema de adsorção possui um arranjo de circulação de ar quente em paralelo Enquanto um lado é regenerado limpo o outro pode ser utilizado A substância normalmente usada é o dióxido de silício conhecida como sílica gel O secador por adsorção é mais caro que os demais porém é o sistema mais efetivo para reter a umidade SILVA 2002 27 REDES DE DISTRIBUIÇÃO A rede de distribuição do ar comprimido é composta por tubulações que ligam o reservatório aos pontos de utilização Para ter a eficiência máxima na distribuição do ar comprimido é importante a definição de um layout adequado que apresente a rede de distribuição principal as ramificações e os pontos de consumo Assim aumentase a probabilidade de definir o tipo de rede de distribuição a ser implantada com o menor percurso e pontos de estrangulamento possíveis a fim de diminuir a perda de carga e os custos CORADI 2011 Jesus 2012 relata que a instalação das tubulações deve ser feita em locais adequados para facilitar o trabalho de manutenções periódicas auxiliando a detecção de vazamentos de ar Pequenos vazamentos podem parecer insignificantes mas provocam expressivas perdas de pressão que consequentemente reduzem a eficiência do sistema Existem dois tipos principais de redes de distribuição rede em circuito aberto e a rede em circuito fechado apresentadas na Figura 5 Conforme Fialho 2011 a rede em circuito aberto é aplicada quando se deseja alimentar pontos isolados ou com maior distância da unidade de geração Pelo fato do ar comprimido fluir em uma única direção nesta configuração de rede de distribuição os pontos de consumo dificilmente serão alimentados uniformemente A configuração de rede mais aplicada no setor industrial é o sistema de rede em circuito fechado Nesse sistema a rede de distribuição ocupa toda a extensão da fábrica fazendo com que ocorra uma distribuição uniforme de ar comprimido em todos os sentidos pelo fato do ar fluir nos dois sentidos Esse sistema tem com vantagem a instalação de novos pontos de consumo que não foram previstos no projeto FIALHO 2011 21 Figura 5 Tipos de redes de distribuição Fonte Adaptado de Silva 2002 p 36 e p 37 Ao circular pela tubulação da rede o ar sofre o efeito da condensação devido às variações de temperatura ambiente que ocorrem ao longo do dia Para que a condensação não prejudique o funcionamento dos equipamentos pneumáticos ela é retirada do sistema através de purgadores instalados na extremidade final das linhas de alimentação FIALHO 2011 A tubulação principal deve possuir uma inclinação de 05 a 2 do comprimento do tubo no sentido do fluxo para que eventuais condensações e impurezas presentes ao longo da tubulação sejam recolhidas com maior facilidade sendo eliminadas por meio de drenos FARIA 2007 Figura 6 Instalação da linha de alimentação Fonte Parker Training 2006 p 53 Coradi 2011 afirma que é importante à utilização de válvulas de fechamento na rede de distribuição de ar comprimido permitindo que ela possa ser dividida por seções ficando assim isoladas possibilitando sua inspeção e manutenção Dessa forma evitase a paralisação da linha produção da empresa 22 28 RESERVATÓRIO DE AR Para Parker 2006 é extremamente importante à utilização do reservatório Figura 7 em uma rede de ar comprimido que possua capacidade para atender o consumo de ar do sistema Em geral o reservatório exerce as seguintes funções o Armazenar o ar comprimido o Resfriar o ar auxiliando na eliminação do condensado o Compensar as flutuações de pressão em todo o sistema de distribuição o Estabilizar o fluxo de ar o Controlar as marchas dos compressores Figura 7 Instalação da linha de alimentação Fonte Parker Training 2006 p 20 Na seleção de reservatórios de ar comprimido devese ter atenção especial com relação à segurança São inúmeros casos de acidentes fatais que envolvem reservatórios fora de normas técnicas e que não são inspecionados periodicamente sendo tais inspeções obrigatórias pela legislação brasileira METALPLAN 2010 23 O reservatório é um vaso de pressão e portanto deve ser projetado e construído de acordo com a especificação das normas dos países em que foram desenvolvidos A norma de segurança brasileira NR13 acompanha a norma americana da ASME American Society of Mechanical Engineers ELETROBRÁS 2005 29 DIMENSIONAMENTO DAS TUBULAÇÕES Fialho 2011 afirma que o diâmetro mínimo da tubulação principal de ar comprimido pode ser obtido pela Equação 1 O diâmetro das linhas de alimentação também pode ser encontrado aplicando a mesma equação Mas para isso devese ajustar os valores das variáveis vazão e comprimento total 1 Onde d Diâmetro interno da tubulação mm Q Volume de ar corrente Vazão total das máquinas Futura ampliação m³h Lt Comprimento total da linha Somatório do comprimento linear da tubulação e do comprimento equivalente originado das singularidades tês curvas registros etc m P Queda de pressão admitida Perda de carga em função dos atritos internos da tubulação e singularidades kgfcm² P Pressão de regime Pressão do ar armazenado no reservatório kgfcm² 24 3 METODOLOGIA Este estudo surgiu da necessidade de ampliação dos processos de produção da empresa para atender maior diversidade de clientes resultou no dimensionamento de uma rede pneumática Neste sentido a metodologia que foi utilizada para o desenvolvimento do trabalho baseouse em Gil 2008 que caracteriza a pesquisa como exploratória descritiva por explorar a questão de pesquisa que trata de como o dimensionamento do sistema irá aumentar a qualidade e a capacidade de produção da empresa Desta forma um sistema de ar comprimido bem dimensionado poderá proporcionar um menor custo de produção para a empresa em virtude do menor consumo de energia além de um melhor rendimento e maior vida útil dos equipamentos pneumáticos Diante disso procurouse determinar da maneira mais simples possível o melhor caminho para efetuar o dimensionamento do sistema de ar comprimido 31 MÉTODOS E TÉCNICAS UTILIZADOS Utilizouse a pesquisa aplicada para responder o objetivo geral que mostra o dimensionamento de uma rede de distribuição de ar comprimido que atenda a demanda de pressão e vazão requeridas pela ampliação da instalação em uma metalúrgica localizada na cidade de Horizontina RS Para responder os objetivos específicos foi utilizada a pesquisa bibliográfica elaborada a partir de material já publicado constituído por livros manuais internet catálogos técnicos entre outros disponíveis ao público em geral Utilizouse por meio do levantamento dos itens que foram utilizados para efetuar os cálculos da tubulação volume do reservatório e definição do tipo de compressor com todo o embasamento teórico buscouse ainda o levantamento de informações para o dimensionamento da rede de distribuição dentre elas o Verificouse os equipamentos que possuem necessidade do uso de ar comprimido o Coletouse as dimensões da fábrica para o desenvolvimento doo layout de distribuição o Com o modelamento da rede de distribuição identificouse o comprimento da linha principal e linhas secundárias 25 o Levantouse as singulares necessárias e dimensões para união das tubulações o Através do catálogo de fabricantes coletouse o volume de ar necessário de cada equipamento para o seu funcionamento o Com o volume total de ar identificado definiuse um acréscimo de 40 no volume para futuras ampliações da empresa o Determinouse a pressão de regime do sistema o A partir dos dados necessários para o cálculo dimensionouse o diâmetro da tubulação da linha principal e secundárias o De acordo com as informações de vazão de ar selecionouse o compressor que atenda as necessidades o Conforme os parâmetros do compressor identificouse o volume do reservatório de ar 32 COLETA DE DADOS 321 Dimensões da tubulação Pelo fato da unidade de produção não possuir desenho da planta utilizouse uma trena para determinar as dimensões totais da fábrica Através dos valores encontrados elaborouse um desenho da planta baixa no Solid Works com o intuito de simular configuração de distribuição mais apropriada e simultaneamente extrair as medidas lineares da tubulação As dimensões da rede de distribuição estão apresentadas na Figura 8 A rede de distribuição conduz o ar comprimido do reservatório até as redes de alimentação O detalhamento possibilitou determinar o comprimento linear da tubulação através da soma de todas as extremidades onde se obteve o comprimento de 828 m Seguindo o mesmo conceito para rede de alimentação a qual exerce a função de distribuir o ar comprimido para os pontos de consumo dos equipamentos o comprimento linear será de 3 m como podese verificar na Figura 9 Conforme Parker 2006 a seleção da conexões utilizadas na rede é muito importante e as mais adequadas são as de raio longo que proporcionam maior fluxo de ar assim evitando perdas de carga por turbulência Durante essa avaliação foram definidas as singulares especificadas no Quadro 1 que tem a função de interligar ou em alguns casos bloquear as linhas 26 Figura 8 Dimensões mm da rede de distribuição Figura 9 Dimensões mm da rede de alimentação 27 Quadro 1 Singulares selecionadas 322 Vazão do sistema Podese identificar como a capacidade de ar requerida pelo sistema para o funcionamento dos equipamentos que utilizam o ar comprimido como fonte de energia Diante disso buscouse levantar os equipamentos pneumaticos da empresa e as especificações de consumo de ar e pressão de trabalho de cada equipamento de acordo com o fabricante Para obter informações técnicas levantouse os equipamentos que são alimentados pela rede de ar comprimido e a funcionalidade dos mesmos como podese observar no Quadro 2 Com o intuito de identificar a vazão de ar requerida para cada equipamento boscouse informações dos fabricantes Para obterse o consumo de ar da máquina de corte laser consultouse especificações do manual técnico do equipamento anexo A seguindo a mesma metodologia para o movimentador de chapas extraiuse as informações do catálogo do fabricante anexo B e para os demais equipamentos os dados foram coletados do catálogo anexo C As informações da vazão de ar total e unitária juntamente com a pressão de trabalho de cada equipamento podem ser analisadas no Quadro 3 Como podese observar a vazão total do equipamentos é de 4362 m³h Para o dimensionamento da tubulação a vazão total dever ser somada com o valor estipulado para futuras ampliações na empresa De acordo com a Parker 2006 após a vazão total dos equipamentos definida devese estabelecer um fator entre 20 e 50 para futuras ampliações da empresa Seguindo este conceito analisouse a possibilidade máxima de crescimento da empresa nas futuras 28 instalações chegando a uma porcentagem de 40 Realizouse a soma com a vazão total dos equipamentos o valor originado foi de 6106 m³h Quadro 2 Equipamentos pneumáticos Quadro 3 Vazão de ar EQUIPAMENTO QUANTIDADE PRESSÃO kgfcm² CONSUMO m³h CONSUMO TOTAL m³h Máquina de corte Laser 1 6 45 45 Esmerilhadeira 3 6 504 1512 Furadeira 3 6 306 918 Bico de Limpeza 4 6 102 408 Movimentador de Chapas 1 6 3 3 Parafusadeira 2 6 306 612 Chave de impacto 34 1 6 432 432 CONSUMO TORAL 4362 29 323 Queda de pressão admitida Para o dimensionamento da tubulação deverse considerar a queda de pressão também conhecida como perda de carga que ocorre por atrito do ar com a tubulação durante o fluxo Os valores variam de 03 kgfcm² para tubulações menores e 05 kgfcm² para tubulações acima de 500 m de comprimento FIALHO 2011 Seguindo este embasamento utilizouse a queda de pressão admitida de 03 kgfcm² pelo fato do comprimento total da tubulação atingir 828m 324 Pressão de regime Para Fialho 2011 a pressão de regime é a pressão efetiva fornecida pelo compressor e consequentemente a pressão em que o ar se encontra armazenado no reservatório a pressão de regime gira em torno de 7 a 12 kgfcm² Os equipamentos analisados na empresa operam na pressão de 6 kgfcm² no entanto para que o ar atinga os pontos de alimentação com a pressão especificada pelos equipamentos devese considerar a pressão do reservatório em consequenca das perdas de carga durante a distribuição do ar Com esse intuito a pressão considerada para calculo do diâmetro das tubulações será de 10 kgfcm² 325 Seleção do compressor Para o correto dimensionamento de um compressor fazse necessário levar em conta as especificações de volume de ar fornecido e pressão de trabalho PARKER 2006 Para a escolha do compressor coletouse os dados de pressão de trabalho e vazão do sistema através de manuais dos fabricantes consultouse o tipo de compressor a ser utilizado no diagrama de seleção de compressores Figura 10 326 Parâmetros para calcular o volume do reservatório Conforme Parker 2006 para calcular o volume do reservatório de armazenamento de ar quando se utiliza compressores rotativos adotase a seguinte regra 30 Volume do reservatório 10 da vazão total do sistema em m³min Figura 10 Diagrama para seleção de compressores Fonte Parker Training 2006 p 19 33 ANÁLISE DOS DADOS Na análise dos dados foi utilizado a analise quantitativa e qualitativa Sendo que na análise quantitativa utilizouse os calculos para definir o diâmetro interno da tubulação foi desenvolvido um Layout da rede de distribuição selecionado o tipo de compressor e calculado o volume de reservatório de ar comprimido elaborando quadros gráficos desenhos entre outros Na análise qualitativa descreveuse os resultados dos dados obtidos por meio da análise descritiva dos cálculos efetuados para o diâmetro da tubulação e o volume do reservatório 31 4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS De acordo com o tema deste trabalho o dimensionamento da rede está vinculado ao aumento de produtividade da empresa o mesmo deve apresentar o dimensionamento e seleção dos equipamentos adequados para a rede de distribuição Seguindo os objetivos específicos consequentemente atingiuse o objetivo principal dimensionar uma rede de ar comprimido A implantação da rede resultara na melhoria do processo em termos de tempo de produção facilidade de manuseio dos equipamentos e segurança aos colaboradores desta forma a empresa poderá atingir uma gama maior de clientes 41 LAYOUT DE DISTRIBUIÇÃO O desenvolvimento do layout possibilitou a distribuição da rede virtualmente simulando a configuração mais adequada de circuito conforme a necessidade da empresa Através das dimensões coletadas da unidade de produção desenvolveuse o modelamento do layout definindo a caminho percorrido pela rede de distribuição e os pontos de alimentação necessários para cada processo A exatidão do dimensionamento juntamente com determinação da configuração de circuito é essencial para que o ar comprimido chegue aos pontos de alimentação com a quantidade necessária requerida pelos equipamentos além de resultar na redução da perda de carga do sistema diminuindo o custo de produção Definiuse a configuração de circuito fechado para o sistema tendo em vista que o mesmo garante maior estabilidade no fluxo do ar com uniformidade em todos os sentidos A simulação virtual da planta e da rede de distribuição foi desenvolvida em software de modelamento 3D O layout de distribuição pode ser observado na Figura 11 Com o modelamento do sistema obtiveramse as dimensões das tubulações da linha de distribuição e de alimentação as mesmas são utilizadas para o dimensionamento do diâmetro da tubulação a ser utilizada Conforme a Figura 12 podese analisar o detalhamento do sistema desde a geração até a alimentação 32 Figura 11 Layout da montagem completa Figura 12 Linha completa da distribuição 33 42 DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO O dimensionamento da tubulação foi subdividido em duas etapas Conforme está especificado na Figura 9 a primeira abrange a rede de distribuição a qual leva o ar do reservatório de armazenagem passando pela linha principal até a linha de alimentação este que tem a função de levar o ar até as saídas de alimentação dos equipamentos pneumáticos o qual será dimensionado na segunda etapa 421 Rede de distribuição Para o dimensionamento obtiveramse informações como vazão e pressão de trabalho dos equipamentos e dimensões da rede que foram extraídas do layout desenvolvido No primeiro momento desconsiderouse o comprimento das singulares aplicadas ao sistema apenas foi considerado o comprimento retilíneo da tubulação A especificação do sistema será apresentado no Quadro 4 Quadro 4 Especificações da rede de distribuição Comprimento da tubulação 828 m Vazão de ar 40 6106 m³h Pressão de regime 10 kgfcm² Queda de pressão admitida 03 kgfcm² Para determinação do diâmetro nominal aplicouse as informações na Equação 1 d 5796 mm Através da aplicação obtevese o diâmetro interno nominal de 5796 mm para verificar o diâmetro comercial mais aproximado devese considerar o valor maior ou igual ao diâmetro nominal Consultando o anexo D para tubos de aço preto ou galvanizado ASTM A 120 SCHEDULE 40 foi possível identificar o diâmetro comercial de 627 mm o qual corresponde a 212 polegadas 34 Com a especificação do diâmetro comercial é possível analisar o quadro anexo E e identificar o comprimento das singulares As dimensões encontradas estão apresentadas no Quadro 5 Quadro 5 Dimensões das singulares SINGULARES QUANTIDADE COMPRIMENTO m COMPRIMENTO TOTAL POR ITEM m Curva 90 raio longo roscada 5 11 55 T fluxo dividido 8 39 312 válvula gaveta roscada 4 046 184 Comprimento total L2 3854 Conhecendo as dimensões das singulares redimensionouse o comprimento total da linha somando o comprimento de singulares com o comprimento linear da tubulação Lt L1 L2 Lt 828m 3854m Lt 12134m Para analisar a variação do diâmetro nominal aplicouse novamente a Equação 1 utilizando o comprimento total encontrado d 6256 mm Após o redimensionamento com o acréscimo do comprimento de singulares o valor do diâmetro nominal encontrado foi de 6256 mm o mesmo teve uma variação de 46mm em relação ao primeiro cálculo Definiuse que o valor encontrado está dentro dos requisitos pois está abaixo do diâmetro comercial definido que foi de 627 mm referente a 212 polegadas 421 Rede de alimentação O dimensionamento das redes de alimentação segue a mesma premissa usada para os cálculos da rede de distribuição através da aplicação da Equação 1 35 Para essa análise devese dividir a vazão do sistema pelo número de linhas existentes Quadro 6 e o comprimento a ser utilizado referese à dimensão linear da linha Quadro 6 Vazão unitária de cada linha Vazão total m³h N de linhas Vazão unitária da linha m³h 6106 7 872 As especificações para o dimensionamento da rede de alimentação estão apresentadas no Quadro 7 Quadro 7 Especificações da rede de alimentação Comprimento da tubulação 3 m Vazão de ar 40 872 m³h Pressão de regime 10 kgfcm² Queda de pressão admitida 03 kgfcm² Aplicouse as informações coletadas na equação 1 visando obter o diâmetro nominal da linha de alimentação d 1452 mm O diâmetro interno obtido foi de 1452 mm seguindo o mesmo conceito aplicado a rede de distribuição analisouse o anexo D para verificar o diâmetro comercial aplicável ao dimensionamento O tubo selecionado possui o diâmetro interno de 21 mm referente à ¾ polegadas A partir da especificação do tubo verificouse no anexo E o comprimento das singulares contidas na rede de alimentação As informações estão expostas no Quadro 8 O comprimento de 366 m obtido das singulares será acrescentado ao comprimento linear do tubo o resultado obtivo foi Lt L1 L2 Lt 3m 366m Lt 666 m 36 Para verificar se o tubo comercial selecionado atende os requisitos aplicouse novamente a Equação 1 d 1704 mm Podese notar que o diâmetro nominal teve uma variação de 252 mm com o redimensionamento utilizando as dimensões de singulares O valor de 1704 mm ficou dentro dos requisitos para o tubo comercial de 21 mm que corresponde a ¾ polegadas Quadro 8 Singulares da rede de alimentação SINGULARES QUANTIDA DE COMPRIMENTO m COMPRIMENTO TOTAL POR ITEM m Curva 180 raio longo roscada 1 13 13 Curva 45 roscada 2 028 056 Válvula gaveta roscada 1 02 02 T fluxo dividido 1 16 16 Comprimento total L2 366 43 TIPO DE COMPRESSOR SELECIONADO Para selecionar o compressor utilizouse os valores de vazão do sistema e pressão de regime já identificados Para a análise a vazão foi convertida para pés cúbicos por minuto pcm e a pressão para libra por polegada quadrada psi conforme apresentado no Quadro 9 Quadro 9 Unidades de vazão e pressão Vazão Pressão 6106 m³h 10 kgfcm² 3594 pcm 1422 psi Com os valores identificados analisouse o compressor que atende as especificações pelo gráfico anexo F Verificando o anexo F é possível analisar que existem duas possibilidades de uso o compressor de pistão ou de parafuso Portanto como visto o compressor selecionado foi rotativo de parafuso pelo seu custo benefício e eficiência 37 44 DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO DE AR De acordo com a especificação temos a vazão total de 6106 m³h que equivale a 1017 m³min Seguindo a aplicação temos VR 10 x 1017 m³min VR 101 m³ Conforme o dimensionamento o volume do reservatório será de 101 m³ armazenado a uma pressão de 10 kgfcm² de acordo com a especificação anterior 38 CONCLUSÃO Em um cenário de alta competitividade onde os clientes buscam cada vez mais qualidade nos produtos e serviços além da eficiência de entrega dos mesmos As empresas devem prosseguir constantemente na renovação e evolução em seus processos produtivos Com este intuito o presente trabalho apresentou o dimensionamento de uma rede pneumática para uma metalúrgica por motivos de ampliação da unidade de produção O correto dimensionamento de uma rede de distribuição de ar comprimido exige conhecimento técnico de engenharia que seja capaz de analisar e interpretar cada caso em particular As bibliografias possibilitaram o embasamento sobre o ar comprimido incluindo desde a sua produção até a distribuição final Sendo imprescindível o contato com os fabricantes para obter informações técnicas dos equipamentos proporcionando assim um sistema que atenda as especificações desejadas O dimensionamento do sistema apresentado no trabalho foi focado na ampliação atual da empresa incluindo também a possibilidade de futuras ampliações de até 40 utilizando o mesmo sistema de geração e distribuição tendo apenas um acréscimo nas linhas de alimentação O layout da rede através da configuração de distribuição por circuito fechado aliado aos diâmetros das tubulações encontrados deve proporcionar ao sistema uma distribuição uniforme de ar chegando até os pontos de alimentações em quantidades suficientes para o funcionamento dos equipamentos É valido relatar que a seleção do compressor e reservatório de ar deve contribuir para o fornecimento adequado do ar comprimido Possibilitouse concluir que o dimensionamento da tubulação de forma correta poderá produzir ar comprimido de forma eficiente e com qualidade A rede de distribuição do será capaz de fornecer pressão e vazão suficientes para atender as necessidades do sistema proporcionando assim um bom desempenho e uma maior vida útil aos equipamentos pneumáticos Salientase ainda a importância deste trabalho na formação profissional e acadêmica do autor pois foi abordado um tema extremamente pertinente ao campo de estudo da Engenharia Mecânica além de muito difundido na indústria que é o uso do ar comprimido como fonte de propulsão dos equipamentos 39 REFERÊNCIAS BOSCH Tecnologia de ar comprimido Campinas Bosch 2008 BUCK B Manual de ar comprimido e gases São Paulo Prentice Hall 2004 CORADI F E Análise energética e econômica na rede de distribuição de ar de uma indústria de autopeças Dissertação Mestrado em Engenharia da Energia Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais Universidade Federal de São João Del Rei São João Del Rei 2011 ELETROBRÁS Eficiência energética em sistemas de ar comprimido Rio de Janeiro 2005 FARIA R R D Elementos de pneumática e automação classificação e dimensionamento de atuadores Aplicação ao caso de plataformas de embarque de deficientes físicos em veículos do transporte urbano coletivo Monografia Graduação em Engenharia de Controle e Automação Universidade Federal de Ouro Preto Ouro Preto 2007 FIALHO A B Automação pneumática Projetos dimensionamento e análise de circuitos 7 ed São Paulo Érica 2011 GIL A C Introdução à Metodologia do Trabalho Cientifico elaboração de trabalhos na graduação São Paulo Altas 2008 HENN E L Máquinas de fluido 2 ed Santa Maria Ed da UFSM 2006 JESUS C S A D Otimização energética em uma unidade industrial O caso da Cerutil Dissertação Mestrado em Engenharia Eletrotécnica Energia e Automação Industrial Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu Instituto Politécnico de Viseu 2012 KARMOUCHE A R Análise da eficiência energética em compressores a pistão em sistemas de ar comprimido Dissertação Mestrado em Engenharia Elétrica Universidade Federal de Mato Grosso do Sul Campo Grande 2009 METALPLAN Manual de ar comprimido 4 ed 2010 PARKER TRAINING Dimensionamento de redes de ar comprimido Jacareí 2006 Apostila M1004 BR ROLLINS J P Manual de Ar Comprimido e Gases São Paulo Prentice Hall 2004 SILVA E C N Apostila de Pneumática São Paulo Departamento de Engenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos da Poli USP 2002 40 ANEXOS ANEXO A ESPECIFICAÇÃO DA MÁQUINA DE CORTE LASER ANEXO B ESPECIFICAÇÃO DO MOVIMENTADOR DE CHAPAS ANEXO C ESPECIFICAÇÃO DO EQUIPAMENTOS ANEXO D DIÂMETRO COMERCIAL PARA TUBOS ASTM A 120 SCHEDULE 40 ANEXO E COMPRIMENTO DAS SINGULARIDADES ANEXO F DIAGRAMA PARA SELEÇÃO DE COMPRESSOR 41 ANEXO A ESPECIFICAÇÃO DA MÁQUINA DE CORTE LASER Fonte Bistronic 2007 42 ANEXO B ESPECIFICAÇÃO DO MOVIMENTADOR DE CHAPAS Fonte Ventowag 2014 p 2 43 ANEXO C ESPECIFICAÇÃO DO EQUIPAMENTOS Fonte Adaptado de Bosch 2016 44 ANEXO D DIÂMETRO COMERCIAL PARA TUBOS ASTM A 120 SCHEDULE 40 Fonte Fialho 2011 p 288 e 289 45 ANEXO E COMPRIMENTO DAS SINGULARIDADES Fonte Fialho 2011 p 290 e 291 46 ANEXO F DIAGRAMA PARA SELEÇÃO DE COMPRESSOR Fonte Adaptado de Parker 2006 Acionamentos Hidráulicos e Pneumáticos O presente trabalho tem como objetivo principal o dimensionamento das bitolas de um sistema pneumático compreendendo as linhas tronco secundárias e de alimentação O sistema projetado visa a alimentação eficiente de seis equipamentos pneumáticos levando em consideração a determinação precisa da vazão necessária O trabalho proposto seguirá a abordagem técnica para determinar as especificações ideais das tubulações considerando não apenas a vazão requerida mas também outros parâmetros relevantes para a correta operação do sistema como pressão de regime queda de pressão admitida e futuras possíveis ampliações Destacase que para fins deste estudo serão apresentados os cálculos e a metodologia utilizada omitindose a explanação teórica a fim de concentrarse nos aspectos práticos do dimensionamento 1 Premissas de projeto Pensando em um local como sendo uma oficina dividida em dois ambientes iguais Figura 1 um contendo dois equipamentos lixadeira angular 12000 rpm e retificadeira reta longa e outro contendo quatro guincho pneumático de 500 kg pistola de pintura de alta produção HVLP pistola de pintura de média produção e lixadeira roto orbital com os comprimentos da linha tronco vermelha sendo de 30 metros da linha secundária roxo de 45 metros e de alimentação de cada equipamentos de 2 metros Figura 1 Dimensões gerais das linhas tronco vermelha secundária azul e de alimentação roxo Autoria Própria 2023 De acordo com a literatura foram considerados as seguintes premissas de projeto Equipamento Consumo m³h Consumo Total 30 de superdimensionamento m³h Comprimento da linha de alimentação m Lixadeira angular 12000 rpm 35680 46384 2 Retificadeira reta longa 20390 26507 2 Guincho pneumático 500 kg 5097 66261 2 Pistola de pintura alta produção HVLP 11890 15457 2 Pistola de pintura média produção 6796 88348 2 Lixadeira roto orbital 16990 22087 2 Já no primeiro ambiente teremos Equipamento Consumo Total 30 de superdimensionamento m³h Comprimento da linha de alimentação m Lixadeira angular 12000 rpm 46384 2 Retificadeira reta longa 26507 2 Linha secundária 72891 45 Para o segundo ambiente Equipamento Consumo Total 30 de superdimensionamento m³h Comprimento da linha de alimentação m Guincho pneumático 500 kg 66261 2 Pistola de pintura alta produção HVLP 15457 2 Pistola de pintura média produção 88348 2 Lixadeira roto orbital 22087 2 Linha secundária 53005 45 Para a linha tronco Equipamento Consumo Total 30 de superdimensionamento m³h Comprimento da linha de alimentação m Lixadeira angular 12000 rpm 46384 2 Retificadeira reta longa 26507 2 Guincho pneumático 500 kg 66261 2 Pistola de pintura alta produção HVLP 15457 2 Pistola de pintura média produção 88348 2 Lixadeira roto orbital 22087 2 Linha tronco 125896 30 2 Dimensionamento Para o dimensionamento das linhas a seguinte relação foi aplicada d10 5 166378510 3Q 185 Lt Δ P P 1 onde d é o diâmetro interno da tubulação em mm Q é o volume de ar consumido em m³h Lt é o comprimento total da linha Δ P é a queda de pressão admitida utilizando 04 kgfcm² e P é a pressão do regime utilizado 8 kgfcm² Dessa forma aplicando a Equação 1 para todas as linhas teremos os seguintes diâmetros Linha Q m³h Lt m d mm Lixadeira angular 12000 rpm 46384 2000 10470 Retificadeira reta longa 26507 2000 8512 Guincho pneumático 500 kg 6626 2000 5096 Pistola de pintura alta produção HVLP 15457 2000 6972 Pistola de pintura média produção 8835 2000 5669 Lixadeira roto orbital 22087 2000 7957 Linha secundária ambiente 1 72891 45000 23069 Linha secundária ambiente 2 53005 45000 20504 Linha tronco 125896 30000 26039 3 Conclusão Considerando tubulações PPR Azul para ar comprimido temse que o menor diâmetro interno comercial encontrado se dá para 144 mm com uma tubulação de diâmetro externo equivalente a 20 mm e este é o tubo selecionado para todas as linhas de alimentação dos equipamentos 2 metros Já ao que diz respeito às linhas secundárias para os ambientes 1 e 2 foi selecionada a tubulação com diâmetro externo de 32 mm o que resulta em um diâmetro interno de 230 mm mesmo que o valor seja inferior aos 23069 mm da tubulação requerida pelo fato da diferença ser pequena e do diâmetro calculado considerar uma futura ampliação de 30 a tubulação selecionada atende a demanda Já para a linha tronco a tubulação requerida é de 40 mm de diâmetro externo e 288 mm de diâmetro interno Acionamentos Hidráulicos e Pneumáticos O presente trabalho tem como objetivo principal o dimensionamento das bitolas de um sistema pneumático compreendendo as linhas tronco secundárias e de alimentação O sistema projetado visa a alimentação eficiente de seis equipamentos pneumáticos levando em consideração a determinação precisa da vazão necessária O trabalho proposto seguirá a abordagem técnica para determinar as especificações ideais das tubulações considerando não apenas a vazão requerida mas também outros parâmetros relevantes para a correta operação do sistema como pressão de regime queda de pressão admitida e futuras possíveis ampliações Destacase que para fins deste estudo serão apresentados os cálculos e a metodologia utilizada omitindose a explanação teórica a fim de concentrarse nos aspectos práticos do dimensionamento 1 Premissas de projeto Pensando em um local como sendo uma oficina dividida em dois ambientes iguais Figura 1 um contendo dois equipamentos lixadeira angular 12000 rpm e retificadeira reta longa e outro contendo quatro guincho pneumático de 500 kg pistola de pintura de alta produção HVLP pistola de pintura de média produção e lixadeira roto orbital com os comprimentos da linha tronco vermelha sendo de 30 metros da linha secundária roxo de 45 metros e de alimentação de cada equipamentos de 2 metros Figura 1 Dimensões gerais das linhas tronco vermelha secundária azul e de alimentação roxo Autoria Própria 2023 De acordo com a literatura foram considerados as seguintes premissas de projeto Equipamento Consumo m³h Consumo Total 30 de superdimensionamento m³h Comprimento da linha de alimentação m Lixadeira angular 12000 rpm 35680 46384 2 Retificadeira reta longa 20390 26507 2 Guincho pneumático 500 kg 5097 66261 2 Pistola de pintura alta produção HVLP 11890 15457 2 Pistola de pintura média produção 6796 88348 2 Lixadeira roto orbital 16990 22087 2 Já no primeiro ambiente teremos Equipamento Consumo Total 30 de superdimensionamento m³h Comprimento da linha de alimentação m Lixadeira angular 12000 rpm 46384 2 Retificadeira reta longa 26507 2 Linha secundária 72891 45 Para o segundo ambiente Equipamento Consumo Total 30 de superdimensionamento m³h Comprimento da linha de alimentação m Guincho pneumático 500 kg 66261 2 Pistola de pintura alta produção HVLP 15457 2 Pistola de pintura média produção 88348 2 Lixadeira roto orbital 22087 2 Linha secundária 53005 45 Para a linha tronco Equipamento Consumo Total 30 de superdimensionamento m³h Comprimento da linha de alimentação m Lixadeira angular 12000 rpm 46384 2 Retificadeira reta longa 26507 2 Guincho pneumático 500 kg 66261 2 Pistola de pintura alta produção HVLP 15457 2 Pistola de pintura média produção 88348 2 Lixadeira roto orbital 22087 2 Linha tronco 125896 30 2 Dimensionamento Para o dimensionamento das linhas a seguinte relação foi aplicada 𝑑 10 1663785 103 𝑄185 𝐿𝑡 Δ𝑃 𝑃 5 1 onde 𝑑 é o diâmetro interno da tubulação em mm 𝑄 é o volume de ar consumido em m³h 𝐿𝑡 é o comprimento total da linha Δ𝑃 é a queda de pressão admitida utilizando 04 kgfcm² e 𝑃 é a pressão do regime utilizado 8 kgfcm² Dessa forma aplicando a Equação 1 para todas as linhas teremos os seguintes diâmetros Linha Q m³h Lt m d mm Lixadeira angular 12000 rpm 46384 2000 10470 Retificadeira reta longa 26507 2000 8512 Guincho pneumático 500 kg 6626 2000 5096 Pistola de pintura alta produção HVLP 15457 2000 6972 Pistola de pintura média produção 8835 2000 5669 Lixadeira roto orbital 22087 2000 7957 Linha secundária ambiente 1 72891 45000 23069 Linha secundária ambiente 2 53005 45000 20504 Linha tronco 125896 30000 26039 3 Conclusão Considerando tubulações PPR Azul para ar comprimido temse que o menor diâmetro interno comercial encontrado se dá para 144 mm com uma tubulação de diâmetro externo equivalente a 20 mm e este é o tubo selecionado para todas as linhas de alimentação dos equipamentos 2 metros Já ao que diz respeito às linhas secundárias para os ambientes 1 e 2 foi selecionada a tubulação com diâmetro externo de 32 mm o que resulta em um diâmetro interno de 230 mm mesmo que o valor seja inferior aos 23069 mm da tubulação requerida pelo fato da diferença ser pequena e do diâmetro calculado considerar uma futura ampliação de 30 a tubulação selecionada atende a demanda Já para a linha tronco a tubulação requerida é de 40 mm de diâmetro externo e 288 mm de diâmetro interno