Distribuição e Condicionamento do Ar Comprimido: Funções e Normas do Reservatório

Aula 3 Distribuição e condicionamento do ar comprimido O resfriador posterior é simplesmente um trocador de calor utilizado para resfriar o ar comprimido Como consequência deste resfriamento permitese retirar cerca de 75 a 90 do vapor de água contido no ar bem como vapores de óleo além de evitar que a linha de distribuição sofra uma dilatação causada pela alta temperatura de descarga do ar A contaminação por água e poeira é oriunda da própria atmosfera O óleo é originado do processo de compressão da maioria dos compressores A presença desta água condensada nas linhas de ar tubulações causada pela diminuição de temperatura terá como consequências 331 Funções do reservatório Amortizar o ar comprimido Refriar o ar e auxiliar a eliminação do condensado Comparar as flutuações de pressão e demanda em todo o sistema de distribuição Estabilizar o fluxo de ar comprimido Controlar as manchas dos compressores Condensado é o vapor de ar que ao ser resfriado sofre condensação O condensado é então removido no separador centrífugo ou no reservatório de ar adjacent ao compressor Os reservatórios são construídos no Brasil conforme a norma PNB109 da ABNT Nenhum reservatório deve operar com uma pressão acima da Pressão Máxima de Trabalho Permitida PMTP exceto quando a válvula de segurança estiver dando passagem Nesta condição a pressão não deve ser excedida em mais de 6 do seu valor 332 Localização do reservatório Os reservatórios devem ser instalados de modo que todos drenos conexões e aberturas de inspeção sejam facilmente acessíveis Figura 34 Reservatório vertical Fonte Abreo Quadro 33 Elementos do reservatório Manômetro Indicador de pressão Válvula de bloqueio do manômetro Saída do ar do reservatório Entrada do ar do reservatório Placa de identificação Válvula de alívio Boca de visita Dren Em nenhuma condição o reservatório deve ser enterrado ou instalado em local de difícil acesso Deve ser instalado de preferência fora da casa de compressores na sombra para facilitar a condensação da umidade e do óleo contidos no ar comprimido Deve possuir um dreno no ponto mais baixo para fazer a remoção do condensado acumulado e deverá ser preferencialmente automático Os reservatórios deverão ainda possuir manômetro indicador de pressão válvulas de segurança e deverão ser submetidos a uma prova de pressão hidrostática antes da utilização quando sujeitos a acidentes ou modificações e também periodicamente Ar seco industrial não é aquele totalmente isento de água É o ar que após um processo de desidratação flui com um conteúdo de umidade residual de tal ordem que possa ser utilizado sem inconvenientes A aquisição de um secador de ar comprimido pode figurar no orçamento de uma empresa como um alto investimento podendo chegar a 25 do valor total de uma instalação de ar comprimido Porém é plenamente justificável este investimento com a redução dos custos de manutenção do sistema sendo evitado ou minimizado a Substituição periódica de tubulações b Substituição de componentes pneumáticos filtros válvulas cilindros c Impossibilidade de utilização deste ar para operações de pulverização e pintura d Aumento de produtividade e Impossibilidade de utilização deste ar para operações de pulverização e pintura Os meios de secagem do ar comprimido mais comuns são Secagem por refrigeração Secagem por absorção Secagem por adsorção 341 Secagem por refrigeração O método de desumidificação do ar comprimido por refrigeração consiste em submeter o ar a uma temperatura suficientemente baixa a fim de que a quantidade de água existente seja retirada em grande parte por condensação Além de remover a água provoca no compartimento de resfriamento uma emulsão com óleo lubrificante do compressor auxiliando na remoção de certa quantidade deste óleo secagem por refrigeração 342 Secagem por absorção É o método que utiliza em um circuito uma substância sólida líquida ou gasosa Este processo é também chamado de Processo Químico de Secagem pois é conduzido no interior de um reservatório tanque de pressão através de uma massa higroscópica insolúvel ou deliquescente que absorve a umidade do ar processandose uma reação química Com a consequente diluição das substâncias é necessária uma reposição regular caso contrário o processo tornase deficiente A umidade retirada e a substância diluída são depositadas na parte inferior do reservatório junto a um dreno de onde são eliminados para a atmosfera 343 Secagem por adsorção 3431 Processo de secagem por adsorção por torres duplas 35 Rede de distribuição b Não apresentar escape de ar pois provoca perda de energia c Apresentar grande capacidade de realizar separação de condensado Ao serem efetuados o projeto e a instalação de uma planta qualquer de distribuição é necessáro levar em consideração certos preceitos O não cumprimento de certas bases é contraprodutente e aumenta sensivelmente a necessidade de manutenção 351 Layout da rede de distribuição Apresenta a rede principal de distribuição suas ramificações todos os pontos de consumo incluindo futuras ampliações Indica qual a pressão destes pontos e a posição de válvulas de fechamento moduladoras conexões curvaturas separadores de condensado 352 Formato da rede de distribuição Em relação ao tipo de linha a ser executada anel fechado ou circuito aberto devese analisar as condições favoráveis e desfavoráveis de cada uma Geralmente a rede de distribuição é do tipo circuito fechado formando um anel Desta forma partem as ramificações para os diferentes pontos de consumo O anel fechado auxilia na manutenção de uma pressão constante além de proporcionar uma distribuição mais uniforme do ar comprimido para os consumos intermitentes dificultam porém a separação da umidade porque o fluxo não possui uma direção definida Dependendo do local de consumo circula em duas direções O circuito aberto é utilizado onde o transporte de materiais e peças é aéreo para alimentação de pontos isolados pontos distantes 353 Válvulas de bloqueio na linha de distribuição Devem ser previstas na rede de distribuição para permitir a divisão desta em seções especialmente em casos de grandes redes fazendo que as seções tornemse isoladas para inspeção modificações ou manutenção Assim evitamos que outras seções sejam simultaneamente atingidas 354 Ligações entre os tubos São realizadas por rosca solda flange acoplamento rápido devendo apresentar a mais perfeita vedação As ligações roscadas são comuns devido ao baixo custo e facilidade de montagem e desmontagem Para evitar vazamentos é necessário a utilização da fita veda rosca teflon devido às imperfeições existentes na confeção das roscas A união realizada por solda oferece menor possibilidade de vazamento se comparada a união roscada apesar de um custo inicial maior As uniões soldadas devem estar cercadas de certos cuidados as escamas de óxido devem ser retiradas do interior do tubo o cordão de solda deve ser o mais uniforme possível Para tubos com diâmetro nominal DN até 2 uniões roscadas ou com acessórios para solda de soquete Para tubos acima de 2 uniões para solda de topo e acessórios com montagem entre flanges principalmente válvulas e separadores Para instalações provisórias podem ser utilizadas mangueiras com sistema de acoplamento rápido porém normalmente o custo deste sistema é maior do que tubulações definitivas Figura 315 Tubulação de aço flangeada Fonte Metalip Figura 316 Tubulação de PVC Fonte Centralplast Aula 3 Distribuição e condicionamento do ar comprimido 55 eTec Brasil Não metálicos materiais sintéticos que apresentam boas características químicas mecânicas e flexibilidade Podem ser obtidos em diversas cores o que muito auxilia em montagens complexas e em diâmetros externos que variam de 4 a 16 mm assim como medidas equivalentes em polegadas Tubos mais comuns são de polietileno poliuretano nylon e borracha com lona 356 Tomadas de ar comprimido Devem ser feitas pela parte superior da tubulação principal para evitar que trabalhem como coletores de condensado Este tipo de montagem é chamado do pescoço de cisne 357 Vazamentos de ar comprimido As quantidades de ar comprimido perdidas através de pequenos furos acoplamentos com folgas vedações defeituosas mesmo em redes com boa manutenção podem representar 10 ou mais de toda a energia consumida pelos compressores Em redes velhas sem manutenção pode atingir valores superiores a 25 355 Inclinação da rede de distribuição As tubulações devem possuir uma inclinação de 05 a 2 no sentido de fluxo para direcionar condensado e óxidos para um ponto de coleta evitando a formação de bolsões de umidade Este ponto de coleta é denominado dreno que são colocados nos pontos mais baixos da tubulação e devem ser preferencialmente automáticos Se a rede é extensa devem ser previstos pontos de coleta de condensado com drenos a cada 20 ou 30 metros de tubulação 3581 Os materiais dos tubos Quando falamos em tubos de aço encontramos diversos tipos de materiais Algumas famílias de tubos são Aços ao carbono aços ligados aços de alta liga etc Veja abaixo os tubos de alta liga ao CromoNiquel conhecidos como aços inoxidáveis AISI 304 liga com maior aplicação dentro dos aços inoxidáveis encontrase em equipamentos das indústrias de alimento química petroquímica têxtil farmacêutica papel e celulose alcooleira etc AISI 304L Idem ao AISI 304 porém com extrabaixo teor de C aplicado a faixa de 450 a 900C evitandose assim a corrosão intergranular AISI 316 Idem ao AISI 304 porém devido à adição de Mo esta liga se aplica em condições corrosivas mais severas AISI 316T Idem ao AISI 304L porém utilizandose o Ti como fator de proteção contra a corrosão intergranular AISI 310S Aplicados em situações de alta temperatura como peças e componentes de fornos de turbinas aquecedores e recuperadores de calor AISI 317 Aplicado onde a liga AISI 316 não tem uma resistência à corrosão suficiente AISI 446 Tubos para aplicação em trabalhos acima de 700C Recuperadores de calor proteção de termopares sopradores de fuligem 359 Conexões Para tubos metálicos podem ser para solda rosca ou de cravação com extremidades para roscas diversas Para tubos sintéticos os mais utilizados são do tipo de conexão rápida que proporcionam reduzido tempo de montagem fácil manutenção e grande de durabilidade As conexões podem ser em material sintético aço inoxidável alumínio e ligas de cobre cromada Aula 3 Distribuição e condicionamento do ar comprimido 59 eTec Brasil Figura 321 Conector com uma rosca e seis conectores rápidos um está com a mangueira Fonte Festo Figura 322 Conector tipo T rosca central e conector rápido para mangueira um está com a mangueira eTec Brasil 36 Unidade de condicionamento de ar comprimido Após passar por todo o processo de produção tratamento e distribuição o ar comprimido deve sofrer um último beneficiamento composto por filtragem regulagem da pressão e introdução de uma certa quantidade de óleo para a lubrificação de todas as partes mecânicas dos compartimentos pneumáticos A unidade de condicionamento de ar é indispensável em qualquer tipo de sistema pneumático ao mesmo tempo em que permite aos componentes trabalharem em condições favoráveis prolonga a sua vida útil Isto tudo é superado quando se aplica nas instalações dos dispositivos máquinas etc os componentes de tratamento preliminar do ar comprimido após a tomada de ar lubrificador válvula reguladora de pressão e lubrificador que reunidos formam a unidade de condicionamento do lubrifi 361 Cuidados gerais para instalação de unidades de condicionamento de AC a A pressão máxima de AC 1050 kPa para copos de policarbonato e 1750 kPa para copos metálicos b Temperaturas máximas ambiente copos de policarbonato 100C a 530C e copos metálicos 100C a 750C c Ligar a entrada de ar conforme as setas existentes gravadas nos acessórios d Montar os equipamentos o mais próximo possível dos pontos de utilização e Copos metálicos devem ser limpos com solventes copos de policarbonato não podem ser limpos com derivados de petróleo ou álcool mas sim com água e sabão f Usar tecidos de algodão para a limpeza nunca utilizar estopa 37 Filtragem de ar Os sistemas pneumáticos são abertos o ar após ser utilizado é exaurido para a atmosfera Este ar por sua vez está sujeito à contaminação e às impurezas provenientes da rede de distribuição A maioria destas impurezas é retida como já observamos nos processos de preparação mas partículas pequenas ficam suspensas e são arrastadas pelo fluxo de ar comprimido agindo como abrasivo nas partes móveis dos elementos pneumáticos quando solicitada à sua utilização A filtragem do ar consiste na aplicação de dispositivos capazes de reter as impurezas suspensas no fluxo de ar O filtro de ar atua de duas formas distintas Pela ação da força centrífuga Aula 3 Distribuição e condicionamento do ar comprimido 61 eTec Brasil Pela passagem do ar através de um elemento filtrante de bronze sinterizado ou malha de nylon 371 Funcionamento do filtro de ar O ar comprimido quando atinge a entrada do filtro é guiado a um defletor realizando movimentação circular descendente Através da força centrífuga gerada e do resfriamento causado pela velocidade de circulação à água existente é condensada As partículas sólidas mais densas são lançadas de encontro à parede do copo e depositamse com a água no fundo do copo O AC atinge um defletor esférico na parte inferior do copo onde por contato superficial removese mais umidade sendo lançado para cima e atravessa o elemento filtrante localizado na parte superior do copo Os elementos filtrantes podem ser Bronze pode reter partículas de 3 a 120 micra Malha de nylon pode reter partículas de 30 micra 372 Drenos dos filtros Drenos são dispositivos fixados na parte inferior do copo que servem para eliminar o condensado e impurezas acumulados Podem ser manuais ou automáticos Os filtros com drenos automáticos devem ser instalados em locais de difícil acesso e pontos de grande eliminação de condensado Já os manuais devem ser postos em local de fácil acesso para a manutenção 38 Regulagem de pressão Figura 326 Reguladora de pressão Fonte Sancoval Uma reguladora de pressão NUNCA poderá regular a pressão secundária acima da pressão primária pois o incremento de pressão através de um elemento estático significaria GANHO de energia o que no atual estágio de tecnologia é impossível Pressão primária é aquela que entra na reguladora Pressão secundária é aquela que ocorre na saída da reguladora Os inconvenientes da oscilação da pressão são eliminados através da escolha de uma pressão de trabalho adequada e o uso de reguladores de pressão que tem as funções de Compensar automaticamente o volume de ar requerido pelos equipamentos pneumáticos Manter constante a pressão de trabalho pressão secundária ou de trabalho independente das flutuações da pressão de entrada pressão primária ou de rede quando acima do valor regulado A pressão primária deve estar sempre superior à pressão secundária independente dos picos de consumo 381 Tipos de reguladores de pressão Encontramos dois tipos fundamentais de reguladores de pressão Válvula reguladora de pressão com escape quando a pressão é regulada para uma pressão mais baixa possui um orifício de escape sangria que permite a redução da pressão Válvula reguladora de pressão sem escape quando a pressão é regulada para uma pressão mais baixa esta somente reduzirá a pressão secundária se houver consumo de AC 39 Manômetros São instrumentos utilizados para medir e indicar a intensidade de pressão de fluidos Nos circuitos pneumáticos e hidráulicos os manômetros são utilizados para indicar o ajuste da intensidade de pressão nas válvulas que podem influenciar a força ou o torque de conversores de energia Observação normalmente trabalhamos com dois tipos de pressão Pressão absoluta é a soma da pressão manométrica com a pressão atmosférica Pressão relativa é a indicada nos manômetros isenta da pressão atmosférica geralmente utilizada nas escalas dos manômetros indicadas em PSI Bar e outras unidades de pressão Figura 327 a Manômetro de Bourdon em corte e b manômetro de Bourdon com dupla escala e cheio de glicerina Fontes a CTSM b Lapcontol 310 Lubrificação Os equipamentos pneumáticos normais necessitam de lubrificação sendo necessário permitir que um lubrificante adequado atinja todos os pontos de um sistema pneumático Para que o lubrificante possa percorrer todos os tubos partes de válvulas e cilindros distribuindo o óleo em todas as superfícies este é distribuído através de lubrificadores especiais para sistemas pneumáticos Os lubrificadores proporcionam uma adequada distribuição do óleo através daregulagem de distribuição através de um regulador usar 2 a 3 gotas por minuto e da geração de uma nevoa pulverização deste óleo Figura 328 Lubrificador em corte A membrana e restrição B orifício Venturi C esfera D válvula de assento E tubo de sucção F orifício superior G válvula de regulagem H bujão de reposição do óleo I canal de comunicação J válvula de retenção Fonte CTSM Resumo Vimos nesta aula que o ar apresenta problemas de qualidade sendo necessário remover a umidade poeiras e o óleo este resultado do processo de compressão através dos secadores frigoríficos por absorção e adsorção Além de obter um ar de boa qualidade devemos propiciar uma distribuição adequada com cuidados sobre os tubos e como construílos com inclinações e outros requisitos Mas não acaba aqui pois no ponto de consumo já próximo da máquina que utilizará o AC é necessário aplicar o último estágio de preparação do ar comprimido as unidades de conservação compostas por filtros reguladores e lubrificadores Atividades de aprendizagem 1 O ar atmosférico é uma mistura de gases principalmente de Oxigênio e Nitrogênio e contém contaminantes de três tipos básicos a Água vapor e poeira b Água óleo e poeira c Água monóxido de carbono e poeira d Água vapor e monóxido de carbono 2 O resfriador posterior em compressores poderá eliminar a Pouca umidade menor do que 10 b De 75 a 90 da umidade do ar c De 95 a 100 da umidade do ar 3 Indicar a única resposta errada Os reservatórios são construídos no Brasil conforme a norma PNB109 da ABNT e devem atender os seguintes requisitos a Nenhum reservatório deve operar com uma pressão acima da PMTP exceto quando a válvula de segurança estiver dando passagem b Devem possuir dreno no ponto mais baixo para remoção do condensado acumulado c Os reservatórios deverão possuir manômetro e válvulas de segurança d O reservatório deve ser enterrado para facilitar a condensação da umidade e do óleo contidos no ar comprimido 4 Indicar a única resposta correta Ar seco industrial é aquele a Que pode ser utilizado sem inconvenientes b Que é absolutamente isento de umidade c Que possui alta pureza d Que está isento de contaminantes 5 Complete a lacuna O método de desumidificação do ar comprimido por consiste em submeter o ar a uma temperatura suficientemente baixa a fim de que a quantidade de água existente seja retirada em grande parte por condensação A capacidade do ar de reter umidade está relacionada com a temperatura quando maior a temperatura maior quantidade de água pode reter a secagem por absorção b secagem por evaporação c secagem por refrigeração d secagem por adsorção