Aula 03. Dimensionamento da Tubulação de Distribuição de Ar Comprimido

Transcrição

1 Aula 03 Dimensionamento da Tubulação de Distribuição de Ar Comprimido 1 - Introdução A rede de distribuição de ar comprimido compreende todas as tubulações que saem do reservatório, passando pelo secador e que, unidas, orientam o ar comprimido até os pontos individuais de utilização. A rede possui duas funções básicas: 1. Comunicar a fonte produtora com os equipamentos consumidores; 2. Funcionar como um reservatório para atender às exigências locais. Um sistema de distribuição perfeitamente executado deve apresentar os seguintes requisitos: pequena queda de pressão entre o compressor e as partes de consumo, a fim de manter a pressão dentro de limites toleráveis em conformidade com as exigências das aplicações; não apresentar escape de ar; do contrário haveria perda de potência; apresentar grande capacidade de realizar separação de condensado. Ao serem efetuados o projeto e a instalação de uma planta qualquer de distribuição, é necessário levar em consideração certos preceitos. O não-cumprimento de certas bases é contraproducente e aumenta sensivelmente a necessidade de manutenção. Cada máquina, cada dispositivo requer quantidades adequadas de ar, que é fornecida pelo compressor, através da rede distribuidora.

2 Nota: Na distribuição do ar comprimido deve-se estar atento a possíveis vazamentos na rede, para que não haja perdas de pressão e elevação nos custos. 2 - Montagem da Rede de Distribuição de Ar Comprimido Em uma rede de distribuição é importante não somente o correto dimensionamento, mas também a montagem das tubulações. As tubulações de ar comprimido requerem manutenção regular, razão pela qual as mesmas não devem, se possível, ser montadas dentro de paredes ou de cavidades estreitas. a) Rede de Distribuição em Circuito Aberto As tubulações, em especial nas redes em circuito aberto, devem ser montadas com um declive de 1% a 2%, na direção do fluxo. Por causa da formação de água condensada, é fundamental, em tubulações horizontais, instalar os ramais de tomadas de ar na parte superior do tubo principal. Dessa forma, evita-se que a água condensada que eventualmente esteja na tubulação principal possa chegar às tomadas de ar através dos ramais.

3 Para interceptar e drenar a água condensada devem ser instaladas derivações com drenos na parte inferior da tubulação principal. b) Rede de Distribuição em Circuito Fechado: Partindo da tubulação principal, são instaladas as ligações em derivação. Quando o consumo de ar é muito grande, consegue-se, mediante esse tipo de montagem, uma manutenção de pressão uniforme. O ar flui em ambas as direções. Para se construir uma rede de ar comprimido, os seguintes parâmetros deverão ser levados em consideração: as conexões das tubulações deverão ter raios arredondados para reduzir as perdas por fluxos turbulentos;. Figura raio de curvatura de um tubo

4 a linha principal, em regra, deverá ter uma inclinação de aproximadamente 1% em relação ao seu comprimento; nos pontos mais baixos deverão ser montados drenos automáticos para drenagem do condensado água-óleo; expansões futuras da rede deverão ser previstas em projeto; as tomadas de ar deverão estar situadas sempre por cima da rede; as tubulações de ar comprimido deverão ser pintadas na cor azul; prever, em projeto, a construção de reservatórios auxiliares; as tubulações da rede deverão ser aéreas e nunca embutidas em paredes, sendo aéreas, serão mais seguras e de fácil manutenção; construir a rede de forma combinada, de modo que se algum ramo tiver de ser interrompido, os demais continuem funcionando. 3 - Material de Tubulação As tubulações da rede de distribuição de ar devem ser escolhidas levando-se em conta alguns requisitos, tais como: Fácil manuseio; Fácil instalação; Resistência à oxidação; Resistência à corrosão.

5 É aconselhável a construção da rede com tubos de aço preto, mas devido ao baixo custo e facilidade de compra, o mais utilizado é o tubo de aço galvanizado. a) Tubulações Principais: Na escolha do material da tubulação temos várias possibilidades: Cobre Tubo de aço preto Aço-liga Latão Tubo de aço zincado (galvanizado) Material sintético Ao selecionar um material adequado para as tubulações, deve ser considerado não somente o preço por metro, mas também outro fator importante, que são os custos de instalação. Esses custos são menores quando se optam por materiais plásticos. As tubulações de plástico podem ser adicionadas completamente seladas com a utilização de adesivos ou conexões, e podem ser facilmente ampliadas. Tubulações de aço, ferro e cobre tem um preço de compra menor, entretanto precisam ser soldados ou conectados por meio de conectores com rosca; se essa montagem não for feita corretamente, limalha, resíduos, partículas de solda ou materiais seladores podem acabar sendo introduzidos no sistema. Isso pode levar a um mau funcionamento. Para pequenos e médios diâmetros, a tubulação de plástico é superior a outros materiais no que diz respeito a custos, montagem, manutenção e facilidade de ampliação. b) Tubulações Secundárias: Tubulações à base de borracha (mangueiras) somente devem ser usadas onde for requerida uma certa flexibilidade e onde, devido a um esforço mecânico mais elevado, não possam ser usadas tubulações de materiais sintéticos. Hoje, as tubulações à base de polietileno e poliamido são mais frequentemente usadas em maquinários, pois permitem instalações rápidas e são ainda de baixo custo.

6 4 - A escolha do Diâmetro da Tubulação O diâmetro da tubulação deve ser escolhido de maneira que, mesmo com um consumo de ar crescente, a queda de pressão, do reservatório até o equipamento não ultrapasse 0,1 bar; uma queda maior de pressão prejudica a rentabilidade do sistema e diminui consideravelmente a sua capacidade. No projeto de novas instalações deve-se prever uma futura ampliação para maior demanda de ar, cujo motivo deverá ser previsto um diâmetro maior dos tubos da rede de distribuição. A montagem posterior de uma rede distribuidora de maiores dimensões (ampliação), acarretará despesas elevadas. No projeto de instalação da rede de distribuição deve ser levado em conta: o volume corrente (vazão); o comprimento da tubulação; a queda de pressão; a pressão de trabalho; o número de pontos de estrangulamento na rede. 5 - Uniões entre os Tubos Existem várias maneiras de unir as tubulações: Soldas; Roscas; Flanges. Obs.: Todas elas devendo apresentar uma vedação perfeita. Normalmente utiliza-se conexões rosqueadas para tubos com diâmetro de até 3, acima desse valor usa-se unir por solda. Os diversos tipos de conexões podem ser utilizados para tubos metálicos, de borracha ou materiais sintéticos, desde que respeitadas as restrições e recomendações de aplicação dos fabricantes.

7 Conexão para tubulações principais: flange Conexões roscadas para tubos com costura (galvanizados): conexão rápida

8 6 - Vazamentos As quantidades de ar perdidas através de pequenos furos, acoplamentos com folgas, vedações defeituosas, etc., quando somadas, alcançam elevados valores. A Importância econômica dessa contínua perda de ar torna-se mais evidente quando comparada com o consumo de um equipamento e a potência necessária para realizar a compressão. Dessa forma, um vazamento na rede representa um consumo consideravelmente maior de energia, que pode ser verificado na tabela a seguir. Diâmetro do Furo Escape do Ar em 588,36 85 psi kpa Potência Necessária para Compressão Tamanho Real mm pol m3/s c.f.m Cv kw 1 3/64 0, ,4 0,3 3 1/8 0, ,2 3,1 5 3/16 0, ,2 8,3 10 3/18 0, Tabela 01 relação entre vazamento e consumo de energia

9 É impossível eliminar por completo todos os vazamentos, porém estes devem ser reduzidos ao máximo com uma manutenção preventiva do sistema, de 3 a 5 vezes por ano, sendo verificados, por exemplo: substituição de juntas de vedação defeituosa, engates, mangueiras, tubos, válvulas, apertos das conexões, refazendo vedações nas uniões roscadas, eliminando ramais de distribuição fora de uso e outras que podem aparecer dependendo da rede construída.