Produção, Preparação, Armazenamento, Distribuição GUIA de ESTUDO

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1 Produção, Preparação, Armazenamento, Distribuição GUIA de ESTUDO 1

2 Conteúdo Programático Compressores de ar comprimido Reservatórios de ar comprimido Secadores Estação de compressão Cálculo e dimensionamento da Rede de distribuição de ar comprimido Filtragem de ar comprimido Lubrificador de ar comprimido Manutenção das unidades de conservação 2

3 Instalação de uma Estação Compressora Completa 3

4 Instalação do ar comprimido COMPRESSOR Produção do ar comprimido com pressão de trabalho desejada. RESERVATÓRIO DE AR COMPRIMIDO Armazena o ar comprimido. Ajuda a preparar o ar comprimido. Estabiliza e nivela oscilações da rede durante o consumo do ar comprimido. Separa a umidade do ar comprimido em forma de água. 4

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6 Tipos de Compressores Compressor de Êmbolo-Curso Linear Compressor Rotativo Turbo-Compressor Compressor de Êmbolo Compressor de Membrana Turbo- Compressor Radial Turbo- Compressor Axial Compressor Multicelular de Palhetas Compressor de Parafusos Helicoidais Compressor Roots 6

7 Tipos de Compressores Compressor de êmbolo com movimento linear Apropriado para compressões de baixas, médias e altas pressões 100 kpa (1bar) 10 3 kpa (10 bar) Compressor de êmbolo de 1 estágio Compressor de dois estágios com refrigeração intermediária 7

8 Tipos de Compressores Compressor de membrana Uma membrana separa o êmbolo da câmara de trabalho, sendo que o ar não tem contato com as peças móveis. Portanto, o ar comprimido está isento de resíduos de óleo. Emprego: Indústrias alimentícias, farmacêuticas e químicas 8

9 Tipos de Compressores Compressor rotativo multicelular Em um compartimento cilíndrico, com aberturas de entrada e saída, gira um rotor alojado excentricamente. O rotor tem, nos rasgos, palhetas que em conjunto com as paredes, formam pequenos compartimentos (células). Quando em rotação, as palhetas serão, pela força centrífuga, apertadas contra a parede. Devido a excentricidade de localização do rotor, há uma diminuição e aumento das células. 9

10 Tipos de Compressores Compressor rotativo de duplo parafuso Dois parafusos helicoidais, os quais, pelos perfis côncavo e convexo comprimem o ar que é conduzido axialmente. 10

11 Tipos de Compressores Compressor Roots Nestes compressores o ar é transportado de um lado para o outro, sem alteração de volume. A compressão efetua-se no lado da pressão pelos cantos dos êmbolos. 11

12 Tipos de Compressores Turbo compressores Compressor axial Compressor radial Estes compressores trabalham segundo o princípio de fluxo e são adequados para o fornecimento de grandes vazões. Neles, o ar é colocado em movimento por uma ou mais turbinas, e esta energia de movimento é transformada em energia de pressão. 12

13 Critérios para a escolha de compressores 1. Volume de ar fornecido (m 3 /min ou m 3 /hora) Volume teórico: Volume cilíndrico rotação Volume efetivo ou real: Depende da construção do compressor e da pressão 2. Pressão Pressão de regime: Pressão fornecida pelo compressor, bem como a pressão do reservatório e a pressão na rede distribuidora até o consumidor Pressão de trabalho: Pressão necessária nos pontos de trabalho 3. Acionamento Por motor elétrico Por motor a explosão 13

14 Regulagem de Compressores Para combinar o volume fornecido com o consumo de ar é necessária uma regulagem dos compressores. O volume é influenciado por dois valores limites pré-estabelecidos: Pressão máxima Pressão mínima 14

15 Regulagem de Compressores Tipos de Regulagem Existem diferentes tipos de regulagem: a. Regulagem de marcha em vazio Regulagem por descarga Regulagem por fechamento Regulagem por garras b. Regulagem de carga parcial Regulagem por rotação Regulagem por estrangulamento c. Regulagem intermitente 15

16 Regulagem de Compressores a. Regulagem de marcha em vazio Regulagem por descarga Na saída do compressor existe uma válvula limitadora de pressão. Quando no depósito é alcançada a pressão desejada, a válvula abre dando passagem e permitindo que o ar escape para a atmosfera. Regulagem por fechamento É fechado o lado da sucção. A entrada de ar estando fechada, o compressor não pode aspirar e continua funcionando em vazio.(usado em compressores rotativos e de êmbolo) Regulagem por garras (Usada em compressores de êmbolo de grande porte) Mediante garras, mantém-se aberta a válvula de sucção, evitando que o compressor continue comprimindo. 16

17 Regulagem de Compressores b. Regulagem de carga parcial Regulagem na Rotação Sobre um dispositivo, ajusta-se o regulador de rotação do motor a explosão. A regulagem pode ser feita manualmente ou automaticamente, dependendo da pressão de trabalho. Regulagem por estrangulamento A regulagem se faz mediante simples estrangulamento no funil de sucção, e o compressor pode assim ser regulado para determinadas cargas parciais. Sistema muito usado em turbo compressores e compressores de êmbolo rotativo. 17

18 Regulagem de Compressores Regulagem Intermitente Com esta regulagem, o compressor funciona em dois campos (carga máxima e parada total). Ao alcançar a pressão máxima p max, o motor acionador do compressor é desligado e Quando a pressão mínima chega ao mínimo p min, o motor é ligado e o compressor trabalha novamente. A pressão de comutação é regulada num pressostato. 18

19 Refrigeração do sistema de compressão Sistema de aletas de refrigeração Sistema de ventilador Refrigeração de água circulante 19

20 Lugar de Montagem de uma Estação de Compressores A estação de compressores deve ser montada dentro de um ambiente fechado; O ambiente deve apresentar isolamento acústico; O ambiente deve ter boa ventilação; O ar sugado deve ser fresco, seco e livre de poeira. 20

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22 Reservatórios de Ar comprimido Principais Funções Estabiliza a distribuição do ar comprimido; Elimina as oscilações de pressão na rede distribuidora; Constitui-se de garantia de reserva em altas demandas; A grande superfície do reservatório refrigera o ar armazenado, gerando a condensação de uma parte da umidade do ar que é eliminada através de um sistema de dreno instalado na parte inferior do reservatório. 22

23 Projeto Prático Determinação de volume de reservatórios quando a regulagem é intermitente 23

24 Dimensionamento de Reservatórios de Ar comprimido O dimensionamento do volume do reservatório de ar comprimido depende: Do volume fornecido pelo compressor; Do consumo de ar do sistema; Da rede distribuidora; Do tipo de regulagem; Do diferencial de pressão ( p) desejado na rede. 24

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26 Distribuição do ar comprimido Em um sistema automatizado de produção, as máquinas e equipamentos necessitam de uma determinada quantidade de ar, sendo abastecidos por um compressor, através da rede tubular de distribuição. O diâmetro da tubulação deve ser escolhido de maneira que, se o consumo aumentar, a queda de pressão entre o depósito e o consumidor não ultrapasse 10 kpa (0,1 bar). 26

27 Distribuição do ar comprimido Se a pressão ultrapassar o limite mínimo, a rentabilidade do sistema é prejudicada, diminuindo consideravelmente sua produtividade No projeto de novas instalações, deve-se prever uma futura ampliação para maior demanda de ar, por cujo motivo deverá ser previsto um diâmetro maior dos tubos da rede de distribuição. 27

28 Projeto Prático Cálculo de dimensionamento da tubulação de uma rede de distribuição de ar comprimido 28

29 Dimensionamento da rede distribuidora A escolha do diâmetro da tubulação deve ser feita obedecendo aos critérios de : Volume corrente (vazão) Comprimento da tubulação Queda de pressão (admissível) Pressão de trabalho Número de pontos de estrangulamento na rede 29

30 Rede de distribuição de ar comprimido Uma rede de distribuição de ar comprimido deve em seu projeto: Ser corretamente dimensionada 30

31 Rede de distribuição de ar comprimido Uma rede tubular de distribuição de ar comprimido deve em seu projeto: Apresentar estruturada acessível para manutenção 31

32 Redes em circuito aberto Devem ser montadas com um declive de 1 a 2%, na direção do fluxo. 32

33 Redes em circuito fechado Partindo da tubulação principal, são instaladas as ligações em derivação. Quando o consumo de ar é muito grande consegue-se mediante a esse tipo de montagem, uma alimentação uniforme. O ar flui em ambas as direções. 33

34 Redes em circuito fechado Rede combinada Devido as ligações longitudinais e transversais das redes combinadas, há a possibilidade de fornecimento de ar em qualquer local. 34

35 Redes em circuito fechado Rede combinada Mediante válvulas de fechamento, existe a possibilidade de bloquear determinadas linhas de ar comprimido quando as mesmas não forem usadas ou quando for necessário pô-las fora de serviço por razões de reparação ou manutenção. 35

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37 Conceito de Tratamento de Ar Comprimido O tratamento correto de ar comprimido gera como por principais benefícios: O Aumento a produtividade, A diminuição dos custos de manutenção, O aumento da vida útil de máquinas e dispositivos pneumáticos, Proteção das ferramentas pneumáticas, Precisão nos equipamentos de medição e instrumentação, Obtenção de ar isento de óleo, água e particulado. 37

38 Secadores de ar comprimido Impurezas em formas de partículas de sujeira ou ferrugem, restos de óleo e umidade originam muitas vezes falhas nas instalações e equipamentos pneumáticos e avarias nos elementos pneumáticos. O ar aspirado pelo compressor do meio ambiente apresenta umidade que depende da umidade relativa do ar. O ar comprimido deve, em casos de ocorrência de umidade, passar por uma secagem. Para isto existem vários tipos de secagem, destacando-se: Secagem por absorção Secagem por resfriamento Secagem por adsorção 38

39 Secagem por absorção O ar comprimido passa sobre uma camada solta de um elemento secador. A água ou o vapor de água que entra em contato com esse elemento (sílica gel), combina-se quimicamente com ele e se dilui formando uma combinação elemento secador-água. Secadores de ar comprimido por adsorção 39

40 Secagem por resfriamento Secadores de ar comprimido por adsorção O secador de ar comprimido por resfriamento funciona pelo princípio da diminuição de temperatura até o ponto de orvalho (+/- 1,7 o C). O ar comprimido a ser tratado, entra no secador, passando pelo trocador de calor ar-ar. Mediante o ar frio e seco proveniente do trocador de calor, o ar a ser tratado se resfria e se condensa dele as partículas de água e óleo, os quais são separados. 40

41 Filtro de ar comprimido O filtro de ar comprimido retém as partículas de impureza, bem como a água condensada. Para entrar no copo, o ar comprimido passa por uma chapa defletora com ranhuras direcionais. Como conseqüência, o ar é forçado a um movimento em rotação. Com isso, separa-se as impurezas maiores, bem como as gotículas de água por meio de forças centrífuga, depositando-se no fundo do copo coletor. 41

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45 Unidades de Tratamento do ar comprimido As atuais unidades de tratamento de ar são composta por: filtros, reguladores, lubrificadores, filtros-reguladores e uma ampla linha de acessórios. Apresentam alta vazão. São flexíveis apresentam fácil instalação. Unidades robustas com copos plásticos ou metálicos. 45