Rede de Ar Comprimido

Objetivo: O objetivo de uma rede de ar comprimido é fornecer à fonte consumidora de ar comprimido: Pressão; Vazão; Qualidade. Isto é: Conduzir o ar comprimido desde o reservatório, instalado após a unidade compressora, até as derivações dos pontos de consumo. 1

Observação: Linhas Subdimensionadas provocam: Perdas de carga consideravelmente alta; Aumento da potência do compressor; Aumento da velocidade de circulação do ar. Critérios que influenciam no cálculo da tubulação: Perda de carga devido ao atrito do ar com a tubulação; Perda de carga localizada devido aos componentes e acessórios da tubulação (válvulas, conexões, filtros, etc.). 2

Tubulação da Rede de Ar Comprimido: No dimensionamento da tubulação da rede de ar comprimido é necessário: O consumo de ar; A queda de pressão admissível A pressão de trabalho; Os componentes e acessórios; Os pontos de consumo de ar comprimido; O comprimento teórico da tubulação; Uma previsão de perda por vazamento não localizado; Uma previsão de perda por desgaste das ferramentas; As futuras ampliações da rede de ar. 3

Componentes de uma Rede de Ar Comprimido: LINHA PRINCIPAL: transporta o ar comprimido do compressor até a área de consumo; LINHA DE DISTRIBUIÇÃO: distribui o ar comprimido dentro da área de consumo; LINHA DE SERVIÇO: leva o ar comprimido da linha de distribuição ao local de trabalho (consumo). ACESSÓRIO PARA LINHA DE AR COMPRIMIDO: são detalhes utilizados entre a linha de serviço e o equipamento consumidor de ar comprimido. Estes acessórios são: Registro de serviço; Equipamento para tratamento de ar; Mangueira. 4

Componentes de uma Rede de Ar Comprimido: 5

Tipos Variados de Redes de Distribuição: CIRCUITO ABERTO: o ar flui em um único sentido impossibilita uma alimentação uniforme em todos os pontos, mas facilita a coleta de condensado; CIRCUITO FECHADO: uma distribuição de ar uniforme e imediato, mas não tem sentido regular de escoamento do condensado exige-se mais cuidado; CIRCUITO COMBINADO: devido as ligações transversais e longitudinais, há a possibilidade de fornecimento de ar em qualquer ponto local. 6

Tipos Variados de Redes de Distribuição: Rede de Ar Comprimido 7

Oito Fases do Projeto da Rede de Ar Comprimido: 1. AVALIAÇÃO DA NECESSIDADE DE AR COMPRIMIDO: Faça uma lista dos tipos de ferramentas pneumáticas ou equipamentos que consomem ar comprimido, em seguida observe dois aspectos: Local da sala do compressor: A sala do compressor deve estar localizada da forma mais centralizada em relação ao sistema de ar comprimido, próximo aos pontos de consumo e prever na localização do compressor: ventilação, recuperação de calor, nível de ruído admissível e acesso de ar limpo e em baixa temperatura. A forma de evitar a formação de água no ar: através de uma instalação tradicional geradora de ar comprimido formada por compressor, resfriador, condensador e um reservatório de ar comprimido. 8

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: Rede de Ar Comprimido 2. CONSTRUÇÃO DAS LINHAS PRINCIPAIS (rede de ar comprimido extensa que abastece diversos recintos ou departamentos): As linhas principais devem estar dispostas de tal forma que o fechamento de uma unidade não interfira no restante da rede, isto é: Somente a unidade envolvida é desligada; Vazamento pode ser reduzido fecha-se as unidades indisponíveis; Possibilidade de medir consumo de ar de unidades individuais; Possibilidade de suprir de ar a unidade mais importante quando a capacidade do compressor se torna insuficiente. Localização de vazamentos é facilitada. 9

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 2. CONSTRUÇÃO DAS LINHAS PRINCIPAIS: Na construção de linha de ar principal externa, contendo umidade, deve-se colocar a mesma subterrânea, para evitar congelamento da água condensada. Os coletores de condensado são posicionados em poços de inspeção e as linhas de drenagem estendidas até a superfície. Na construção de linha de ar principal interna, ela é montada na parede ou no teto de modo que o acesso seja fácil coleta de condensado, a inspeção e manutenção. O declive da linha principal deve ser de 0,5% a 2% do seu comprimento linear. 10

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: Rede de Ar Comprimido 3. CONSTRUÇÃO DA LINHA DE DISTRIBUIÇÃO: É importante construir as linhas de distribuição de forma que as linhas de serviço sejam mais curtas possíveis. Uma forma adequada é em forma de loop (anelar) ao redor da área onde o ar é consumido. A instalação de registros na linha de distribuição permite o fechamento somente da seção da linha. 11

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: Rede de Ar Comprimido 4. CONSTRUÇÃO DA LINHA DE SERVIÇO: Deve estar localizada o mais próximo possível do local de trabalho, permitindo que a mangueira ligada à ferramenta seja curta. Para evitar riscos de condensação da água, ligue linha de serviço no topo da linha de distribuição. Use curva R = 2d, com raio R igual a duas vezes o diâmetro. Coloque registro de serviço em uma altura conveniente. 12

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: Rede de Ar Comprimido 4. CONSTRUÇÃO DA LINHA DE SERVIÇO: 13

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: Rede de Ar Comprimido 5. ESCOLHA DOS ACESSÓRIOS: Os acessórios exigidos entre o registro de serviço e os componentes ou ferramentas que consomem o ar comprimido são: Filtro combinado com coletor de condensado; Regulador de pressão; Lubrificador; Mangueiras; Acoplamentos rápidos. 14

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 5. ESCOLHA DOS ACESSÓRIOS: Rede de Ar Comprimido 15

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 6. ESCOLHA DO MATERIAL DA TUBULAÇÃO E O MÉTODO DE UNIÃO: Tubos galvanizados: são resistentes à ferrugem e bastante utilizados, no entanto são de difícil soldagem; Tubos de aço soldado a frio: o processo de mandrilamento faz com que ele fique sem rebarba, o que o torna a melhor alternativa e, a união dos elementos da tubulação é preferível por soldagem do que rosqueamento; Aço Inoxidável: muito usado em hospitais, indústrias alimentícias e químicas. A união pode ser por soldagem ou rosqueamento; 18

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 6. ESCOLHA DO MATERIAL DA TUBULAÇÃO E O MÉTODO DE UNIÃO: Cobre: é uma alternativa para o aço inoxidável, sua instalação é mais fácil. A união é feita por solda forte ou acoplamento de anel prendedor. Polímero: O ABS é o material plástico mais adequado. Não se deve utilizar o PVC, pois no rompimento do material se partirá em lascas. Borracha (mangueira): deve ser usada onde for requerida uma certa flexibilidade. Hoje, as tubulações de polietileno e poliamida são mais usadas em maquinários, pois permitem instalações rápidas e um custo baixo. 19

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: Rede de Ar Comprimido 7. QUEDAS DE PRESSÃO PERMISSÍVEIS: Na fonte de consumo de ar comprimido, todas as ferramentas pneumáticas funcionam a uma pressão de 6 bar. A seguir estão as recomendações para queda de pressão permissível para componentes do sistema de distribuição do ar comprimido (fonte: Atlas Copco): 20

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 7. QUEDAS DE PRESSÃO PERMISSÍVEIS: Entre o compressor e o registro de serviço mais distante = 0,1 bar é permissível; Entre a ferramenta pneumática e a linha de serviço = 0,6 bar; Filtro sujo resulta em queda de pressão = 0,3 bar; A queda de pressão na linha de serviço = 0,03 bar. Mas uma queda de pressão = 0,2 bar é aceitável para uso temporário de ferramentas com elevado consumo de ar comprimido. Portanto: a queda de pressão máxima nas linhas principais e nas linhas de distribuição deve ser de 0,07 bar, para instalações fixas em indústrias. 21

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 7. QUEDAS DE PRESSÃO PERMISSÍVEIS: Resumo: Ferramenta pneumática: 6 bar; Entupimento do filtro: 0,30 bar; Rede de Serviço: 0,03 bar; Acessório de linha de serviço: 0,60 bar; Rede principal e rede de distribuição: 0,07 bar; Total: 7 bar. Conclusão: A pressão na linha principal deve ser no mínimo 7 bar. Entretanto, a pressão de operação do compressor deve ser maior compensar quedas de pressão na sala de compressão. 22

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 7. QUEDAS DE PRESSÃO PERMISSÍVEIS: Observação: Em um baixo consumo de ar ocorre uma pequena queda de pressão, isso resulta em: Um aumento na pressão total do sistema de ar comprimido até atingir a pressão de alívio do compressor. Importante: Esta pressão não deve exceder a pressão especificada para as redes de ar. 23

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 8. DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO: As dimensões da tubulação são determinadas da seguinte forma: a) Estimar a demanda de fluxo de ar para cada parte da rede principal; b) Estimar como o fluxo de ar é distribuído nas redes de distribuição; c) Utilizando-se o fluxo de ar determinado por valores de entrada, dimensionar a tubulação com o auxílio dos nomogramas ou formulário; d) Montar tabelas conforme modelo abaixo: 24

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 8. DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO: As dimensões da tubulação são determinadas da seguinte forma: TABELA 1: TRECHO DE UMA LINHA DE AR TRECHO DA LINHA DE AR: FONTE DE CONSUMO CONSUMO DE AR Nº. NÍVEL DE UTILIZAÇÃO FLUXO DE AR REQUERIDO (LITROS/SEG.) FLUXO DE AR REQUERIDO TOTAL (LITROS /SEG.) CONSUMO INSTANTÂNEO DE AR COMPRIMIDO DESGASTE (5% DO FLUXO DE AR REQUERIDO TOTAL) VAZAMENTO (10% DO FLUXO DE AR REQUERIDO TOTAL) EXPANSÃO (30% DO FLUXO DE AR REQUERIDO TOTAL) FLUXO DE AR REAL (LITROS/SEG.) 25

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 8. DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO: As dimensões da tubulação são determinadas da seguinte forma: TABELA 1 Onde: FONTE DE CONSUMO: É a discriminação dos equipamentos pneumáticos que serão utilizados no trecho da linha de ar; CONSUMO DE AR: São coletados de dados referentes a cada equipamento consumidor. Isto é, operação contida com máximo consumo de ar; NÚMERO (Nº.): É a quantidade de equipamentos pneumáticos instalados no trecho da linha de ar; NÍVEL DE UTILIZAÇÃO: Estima (%) o tempo de trabalho de cada equipamento durante 1 (uma) hora; 26

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 8. DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO: As dimensões da tubulação são determinadas da seguinte forma: TABELA 1 Onde: FLUXO DE AR REQUERIDO: É obtido multiplicando o consumo de ar pelo nível de utilização do equipamento. FLUXO DE AR REQUERIDO TOTAL: Indica a média do fluxo de ar exigido [l/s] para uma hora de trabalho eficiente.. CONSUMO INSTANTÂNEO DE AR: É considerado quando se tem uma ou mais fontes com alto consumo de ar, mas com baixo nível de utilização. DESGASTE: Refere-se ao consumo de ar exagerado devido a desgastes dos equipamentos. Na prática, é conveniente prever um aumento de 5% do fluxo de ar requerido total. 27

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: Rede de Ar Comprimido 8. DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO: As dimensões da tubulação são determinadas da seguinte forma: TABELA 1 Onde: VAZAMENTOS: A experiência mostra que um aumento de consumo de 10% do fluxo de ar requerido total, devido a vazamentos não localizados é um bom índice. EXPANSÃO: A demanda de ar comprimido aumenta devido: - maior nível de utilização. - aumento das fontes consumidas. - ferramentas pneumáticas de maior porte. Observação: considerar uma expansão de 30% do fluxo de ar requerido total, se não for informado.. Após o preenchimento da Tabela 1, montar Tabela 2. 28

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: Rede de Ar Comprimido 8. DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO: As dimensões da tubulação são determinadas da seguinte forma: TABELA 2: CÁLCULO PRELIMINAR DA DIMENSÃO DA TUBULAÇÃO TRECHO DA LINHA DE AR : PRESSÃO FLUXO DE AR COMPRIMENTO DA TUBULAÇÃO bar l/s m DADOS PRELIMINARES: DIMENSÃO QUEDA DE PRESSÃO mm bar CORREÇÃO DOS FATORES PARA PERDA DE PRESSÃO: COMPRIMENTO DO TUBO EQUIVALENTE m COMPRIMENTO DO TUBO CORRIGIDO m DIMENSÃO QUEDA DE PRESSÃO mm bar 29

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 8. DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO: As dimensões da tubulação são determinadas da seguinte forma: TABELA 2 Onde: PRESSÃO: Com uma pequena queda de pressão, é permitida em um sistema fixo, uma pressão de 7 ( sete ) bar deve ser mantida em todo o sistema. FLUXO DE AR: O fluxo de ar decisivo requerido compõe o valor de entrada. COMPRIMENTO DA TUBULAÇÃO: O comprimento real da linha de ar. NOTA: Ao estimar o comprimento, baseado em um desenho, não esqueça as extensões verticais. 30

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 8. DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO: As dimensões da tubulação são determinadas da seguinte forma: TABELA 2 Onde: DADOS PRELIMINARES: Agora, é possível calcular, com auxílio de um nomograma ou formulário. Um valor preliminar referente a dimensão mínima permissível, respeitando a máxima queda de pressão estabelecida. 31

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: 8. DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO: As dimensões da tubulação são determinadas da seguinte forma: TABELA 2 Onde: CORREÇÃO DOS FATORES DE PERDA DE PRESSÃO: Válvulas, cotovelos, tubos em T, etc., causam queda de pressão. Então, para cada acessório temos que corrigir uma perda de pressão equivalente ao comprimento do tubo, isto é, a extensão de tubo que causa a mesma perda de pressão do acessório da linha de ar. A equivalência em comprimento de tubo para cada acessório está ilustrado na Tabela 3. 32

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: Rede de Ar Comprimido 8. DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO: As dimensões da tubulação são determinadas da seguinte forma: TABELA 3: COMPRIMENTO EQUIVALENTE DA TUBULAÇÃO TRECHO DA LINHA DE AR: COMPRIMENTO EQUIVALENTE DA TUBULAÇÃO DISCRIMINAÇÃO QUANTIDADE UNIDADE ( m ) TOTAL ( m ) COMPRIMENTO TOTAL EQUIVALENTE (m) 33

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: Rede de Ar Comprimido 8. DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO: As dimensões da tubulação são determinadas da seguinte forma: TABELA 3: COMPRIMENTO EQUIVALENTE DA TUBULAÇÃO Onde: DISCRIMINAÇÃO: Especificação dos acessórios que serão utilizados na linha de ar. QUANTIDADE: É a quantidade dos acessórios que serão utilizados na linha de ar. UNIDADE: Refere-se a correção da perda de pressão equivalente ao comprimento do tubo de um acessório. 34

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: Rede de Ar Comprimido 8. DETERMINAÇÃO DAS DIMENSÕES DA TUBULAÇÃO: As dimensões da tubulação são determinadas da seguinte forma: TABELA 3: COMPRIMENTO EQUIVALENTE DA TUBULAÇÃO Onde: TOTAL: Refere-se ao produto da correção de perda de pressão equivalente ao comprimento do tubo pela quantidade de acessório. COMPRIMENTO TOTAL EQUIVALENTE: É a somatória do comprimento equivalente da tubulação total no trecho da linha de ar. 35

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: Rede de Ar Comprimido NOMOGRAMAS FORMUÁRIOS: E Tabela 4: Nomograma de Determinação do Diâmetro 36

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: NOMOGRAMAS E FORMUÁRIOS: Tabela 5: Nomograma de Determinação do Diâmetro Linha de Serviço 37

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: NOMOGRAMAS E FORMUÁRIOS: Tabela 6: Nomograma de Queda de Pressão em Mangueira 38

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: NOMOGRAMAS E FORMUÁRIOS: Tabela 7: Comprimento Equivalente de Válvulas e Conexões 39

Oito Fases do Projeto de Ar Comprimido: NOMOGRAMAS E FORMUÁRIOS: Equação: Determinação do Diâmetro Conhecendo a Perda de Carga Fixada d 5 0,842 L Q R P 2 Sendo: d = diâmetro interno em cm; L = comprimento real = comprimento reto + perdas, em m; Q = vazão de ar (DLE), m 3 /min; R = pressão do ar final + 1, em kgf/cm 2 ; P = perda de carga permitida, em kgf/cm 2. 40

Vazamento de Ar em Rede de Ar Comprimido: Vazamentos de ar comprimido podem gerar problemas como: Flutuações na pressão do sistema menor eficiência no funcionamento das ferramentas e outros equipamentos operados a ar; Excesso de capacidade do compressor custos mais altos que os necessários; Redução da vida útil de serviço e aumento de manutenção dos equipamentos de suprimentos, exemplo: compressor. 41

Vazamento de Ar em Rede de Ar Comprimido: Valores de vazão de ar perdido em função do diâmetro do furo e da pressão do ar (m 3 /min): 42

Vazamento de Ar em Rede de Ar Comprimido: Valores de vazão de ar perdido e potência desperdiçada com vazamentos: 43

Vazamento de Ar em Rede de Ar Comprimido: Relação da idade e conservação das linhas de ar comprimido e o percentual de vazamentos existentes: Idade Conservação % Vazamentos Com até 7 anos Bom estado Não superior 5 % Com até 7 anos Estado precário De 5 a 10% Entre 7 e 15 anos Estado regular Entre 10 a 15% Entre 7 e 15 anos Estado precário Entre 15 a 20% Superior a 15 anos Estado precário Superior a 20% 44