Dimensionamento e Funcionamento de Reservatórios de Ar Comprimido

Reservatório de ar comprimido O reservatório tem a função de estabilizar a distribuição de ar comprimido eliminar as oscilações na rede e garantir a reserva de ar quando houver um aumento momentâneo no consumo A grande superfície do reservatório refrigera o ar suplementar fazendo com que a umidade se separe do ar e possa ser eliminada na parte inferior do reservatório através do dreno O tamanho do reservatório de ar comprimido depende do Volume de ar fornecido pelo compressor Do consumo de ar Da rede distribuidora volume suplementar Do tipo de regulagem Da diferença de pressão desejada na rede Quando a regulagem é intermitente podese determinar o volume do reservatório pelo diagrama a seguir partindo do seguinte exemplo Consumo Q 20 m³min Interrupçõeshora 20 Diferença de pressão P 1 bar Volume do reservatório m³ O valor do volume do reservatório encontrado para as condições mencionadas e de aproximadamente 15 m³ Situações práticas determinam um tamanho de reservatório em função do tipo de compressor e do volume fornecido pelo mesmo de acordo com a tabela abaixo Tipo de compressor Volume Compressor de pistão 20 da vazão fornecida Compressores Rotativos 10 da vazão fornecida Exemplo Qual deverá ser o volume do reservatório de um compressor de pistão cuja vazão é de 5 m³min Resposta 5 m³min x 20 1 m³ O tamanho do reservatório do compressor de pistão deverá ser de 1 m³ Tubulações de Ar Comprimido A instalação de um sistema pneumático comporta várias etapas Uma delas é o dimensionamento da linha de distribuição de ar comprimido Ao projetar a linha de distribuição devese Identificar os elementos que irão compor a tubulação Determinar o tipo de conexão Calcular o diâmetro da tubulação Determinar o tipo de material para cada tipo de linha de distribuição Cada máquina e cada dispositivo deve receber uma quantidade adequada de ar comprimido que é fornecida pelo compressor através da rede distribuidora Na elaboração dessa rede já deverão ser previstas ampliações futuras A montagem de uma nova linha com dimensões maiores acarretará em custos elevados A ampliação deve ser prevista no projeto de instalação de compressores através do aumento da demanda de ar comprimido O diâmetro da tubulação deverá ser determinado de forma que mesmo com um aumento na demanda de ar comprimido a queda de pressão não ultrapasse 01 bar prejudicando a rentabilidade e a capacidade do sistema Como devem sofrer manutenção regular linhas de distribuição de ar comprimido não devem ser montadas dentro de paredes enterradas ou colocadas dentro de cavidades estreitas O controle da estanqueidade se torna difícil impedindo a localização de pequenos vazamentos que podem produzir consideráveis perdas de pressão e comprometer a eficiência do sistema Tipos de Rede de Distribuição de Ar Comprimido a Rede de distribuição em circuito aberto As tubulações em rede de circuito aberto devem ser montadas com um declive de 1 a 2 na direção do fluxo Em função da formação de água condensada é fundamental em tubulações horizontais instalar os ramais de tomada de ar na parte superior do tubo principal Para eliminar a agua condensada devem ser instaladas derivações com drenos na parte inferior da tubulação principal b Tubulação em circuito fechado Geralmente as tubulações principais são montadas em circuitos fechados Partindo da tubulação principal são instaladas as tubulações em derivação Quando o consumo de ar é muito grande este tipo de tubulação garante alimentação uniforme pois o ar flui nas duas direções c Rede combinada Também é uma rede em circuito fechado mas por possuir ligações transversais e longitudinais oferece a possibilidade de trabalho em qualquer local do ambiente fabril Mediante válvulas de fechamento existe a possibilidade de fechar determinadas linhas de ar comprimido quando não estiverem em uso ou quando for necessário tirálas de serviço em função de manutenção Este sistema também permite um melhor controle de estanqueidade Material da Tubulação O material da tubulação de ar comprimido é tão importante quanto seu dimensionamento e devem ser escolhidos de acordo com a aplicação e disponibilidade de recursos Material para tubulações principais Cobre Latão Aço liga Tubo de aço preto Tubo de aço zincado Galvanizado Material sintético Preferencialmente as conexões de linhas principais devem ser soldadas pois apresentam excelente vedação porém a soldagem cria escamas que devem ser retiradas da tubulação A costura da solda também pode sofrer corrosão exigindo a montagem de unidades de conservação Nas tubulações de aço zincado o ponto de conexão nem sempre é totalmente vedado e os pontos onde foram criadas roscas para conexão podem enferrujar em função da retirada do banho de galvanização Em situações especiais podem ser usados tubos de cobre e de material sintético plásticos e borrachas Material para tubulações secundárias Tubulações a base de borracha mangueiras somente devem ser usadas onde for requerida certa flexibilidade e devido a esforços mecânicos elevados não possam ser usadas mangueiras de material sintético Tubulações a base de poliamida e polietileno são mais usadas em maquinários uma vez que permitem instalação rápida e são de baixo custo Exemplos de conexões para tubulações Conexões para tubos de aço e cobre a Conexão com anel de corte b Conexão com anel de pressão para tubos de aço e cobre Serve também para conexões plásticas c Conexão com rebordo prensado d Conexão com rebordo flangeado e Engate rápido fêmea f Engate rápido macho Conexões para mangueiras a Conexão para mangueira de borracha com porca b Conexão para mangueira de borracha espigão c Conexões rápidas para mangueiras plásticas Determinação do diâmetro da tubulação A determinação do diâmetro da tubulação deverá levar em consideração Volume corrente Vazão Comprimento da rede Queda de pressão admissível Pressão de trabalho Número de estrangulamentos da rede Escolha do diâmetro da tubulação em função de nomograma Considere o exemplo a seguir O consumo de ar em um estabelecimento fabril é de 4m³min 240 m³h O aumento previsto será de 300 resultando em um de consumo 12m³min 720m³hora O consumo total é limitado em 16m³min 960 m³h A tubulação terá 300 m de comprimento e será composta por 6 conexões em T 5 cotovelos normais e 1 válvula de passagem A queda pressão máxima é de 01 bar e a pressão de trabalho 8 bar Através do nomograma determine o diâmetro interno do tubo Passo 1 Ligue com um traço a linha A do nomograma comprimento da tubulação à linha B volume aspirado prolongando o traço até a linha C eixo 1 formando um ponto de interseção com o eixo 1 Passo 2 Ligue a linha E pressão de trabalho à linha G queda de pressão obtendo um ponto de interseção na linha F eixo 2 Passo 3 Ligue o ponto de interseção da linha F eixo 2 com o ponto de interseção da linha C eixo 1 Na linha D diâmetro do tubo obteremos um ponto de interseção onde estará determinado o diâmetro do tubo que no exemplo será de aproximadamente 90 mm Comprimento equivalente Para o cálculo das perdas de carga utilizase a tabela a seguir Desta forma 06 peças em T 90 mm 6 x 105 m 63 m 01 Válvula de passagem 90 mm 32 m 05 cotovelos normais 90 mm 05 x 1 m 5 m O comprimento equivalente é de 63 m 32 m 5 m 100 m O comprimento equivalente deverá ser adicionado ao comprimento da tubulação que passará a 400 m Voltase ao nomograma de diâmetro do tubo e com o novo comprimento da tubulação repetese os passos de 1 a 3 obtendose o diâmetro final da tubulação que terá um diâmetro final de 95 mm Determinação do Diâmetro da Tubulação Através de Cálculo de Equacionamento A determinação do diâmetro da tubulação pelo cálculo de equacionamento deverá levar em consideração Volume corrente Vazão Comprimento da rede Queda de pressão admissível Pressão de Regime Número de estrangulamentos da rede Fórmula para o equacionamento d 10 1663785 103 Q185 Lt P P 5 Exemplo prático Dimensionar a linha tronco de um estabelecimento fabril com a seguinte demanda Comprimento linear da tubulação 300 m Perda de carga admitida P ou perda de pressão 03 bar Pressão de regime 9 bar Volume de ar corrente 300 m³h Aumento da capacidade previsto em 10 anos 60 Singularidades 10 Tês roscados fluxo em ramal 5 Tês roscados fluxo em linha 07 válvulas gaveta roscadas 06 curvas de 90 raio longo Passo 1 Determinação do diâmetro inicial nominal Aumento do consumo em 10 anos 60 então Q 300 m³hora x 16 480 m³hora d 10 1663785 103 Q185 L1 P P 5 d 10 1663785 103 480 m3 ℎ 185 300m 03bar 9 bar 5 70 mm tubo comercial 3 Passo 2 Determinação comprimento equivalente consulta em tabela Singularidade QTD Comprimento equivalente m Total m T roscado fluxo em ramal 10 52 52 T roscado fluxo em linha 5 37 185 Válvula gaveta roscada 7 058 406 Curva de 90 raio longo 6 12 72 Comprimento equivalente total L2 8176 O comprimento da linha tronco será LT L1 L2 300 m 8176 m 38176 m Passo 3 Reaplicar a fórmula do equacionamento utilizando agora o comprimento total da linha d 10 1663785 103 480 m3 ℎ 185 38176m 03bar 9 bar 5 7351 mm tubo comercial 3 Para esta situação os diâmetros inicial e final serão supridos por um tubo comercial de diâmetro 3 Exercício a resolver Dimensionar as linhas secundárias para a empresa do exercício exemplo considerando os seguintes dados Comprimento linear da tubulação 11 m Perda de carga admitida P ou perda de pressão 03 bar Pressão de regime 9 bar Volume de ar corrente 300 m³h Aumento da capacidade previsto em 10 anos 60 Número de linhas secundárias 10 Singularidades 03 Tês roscados 01 Válvula gaveta roscada 01 Cotovelo de 90 normal