Melhoria do desempenho pneumático através de projetos do sistema de filtragem de ar Por Scott Minato, Gerente de Marketing Produtos de Preparação de Ar, Numatics, Inc. Barbara Pontisso, Especialista de Produtos de Filtragem, Numatics, Inc. Artigo Técnico
Introdução Num mundo ideal, as redes de fornecimento de ar ou gas industrial estariam livres de partículas, água, óleo e outros contaminantes. No mundo real, contudo, redes de alimentação normalmente carregam alguns contaminantes juntamente com o ar ou gás que foram projetados a carregar. Se nada for feito, estes contaminantes irão causar perda de eficiência, problemas de manutenção e a falha prematura dos componentes pneumáticos. A limpeza de um suprimento de ar ou gás pode ser tão fácil quanto a instalação de um sistema de filtração. Estes sistemas empregam um ou mais fitros para remover os contaminantes antes que eles atinjam o equipamento pneumático. O que não é tão fácil é a escolha do tipo certo de sistema de filtragem para uma aplicação em particular. Em parte, a dificuldade vem das diversas exigências de filtração através das indústrias. Fábricas de alimentos e bebidas, de semicondutores e de automóveis, por exemplo, todos tem necessidades diferentes de filtração baseado nos seus sistemas pneumáticos e ambientes operacionais específicos. E, em parte, a dificuldade da escolha do sistema de filtração correto envolve as diferenças dos filtros em si. Nem todas as tecnologias de filtragem são iguais devido as suas características intrinsecas de desempenho e adequação a determinada aplicação. A escolha errada do filtro ou sua aplicação errada pode na verdade fazer mais mal do que bem. O ar flui de dentro para fora através do elemento de filtragem Numatics através de aberturas progressivamente maiores na malha. Quando os contaminantes se movem através dos elementos, as partículas sólidas são capturadas, e os líquidos formam gotículas maiores. À medida que o ar sai do elemento, as gotículas agora com tamanho maior, escorrem pela malha caindo para o fundo do copo. 2
Para adequar sistemas de filtração aos trabalhos em questão, é importante entender não apenas as capacidades de diferentes elementos filtrantes mas também como combiná-los em série. Tipos de Filtro Uma filtração de ar eficaz começa com a compreensão dos diferentes meios de filtragem e o que eles podem fazer. Os tipos mais comuns utilizados em ambientes industriais incluem: Separadores de Água. Água ou umidade pode rapidamente danificar componentes pneumáticos, fazendo válvulas e cilindros travar. Separadores de água utilizam as forças centrífugas geradas por um mecanismo giratório interno para remover grandes quantidades de água e contaminantes transportados pela água. Embora geralmente usados para remover líquidos grossos e grandes sólidos transportados pela água, separadores de líquido também protegem outros elementos de filtragem de grandes cargas de líquidos que poderiam encurtar a vida útil destes filtros. Filtros de Partículas. Partículas grandes como ferrugem, detritos e pó dessecante podem desgastar componentes pneumáticos prematuramente. Estes contaminantes são muitas vezes gerados pela idade dos tubos de aço carbono, entradas de compressores e secadores de ar. Os melhores filtros de partículas apresentam projeto com material plissado para maximizar a área da superfície disponível para reter as partículas de sujeira. Filtros de partículas são muitas vezes utilizadas para alcançar uma remoção de partículas de 3 micron em sistemas secos. Filtros Coalescentes são a próxima linha de defesa de um sistema de filtragem de ar e pode fazer um bom trabalho na remoção de água, óleo, ferrugem e outros contaminantes da alimentação de ar. O desenho dos filtros coalescentes difere de fabricante para fabricante. Os elementos de filtragem coalescente da Série Delta da Numatics, por exemplo, consistem de uma malha porosa de fibras de vidro borosilicadas. Quando o ar se move através do elemento de filtragem, as partículas sólidas são retidas e líquidos são transformados em gotas para escorrer para fora. Filtros coalescentes são fornecidos em diversos graus. Coalescedores grossos são muitas vezes utilizados para a filtração da rede principal da fábrica, enquanto que coalescedores finos são utilizados em aplicações tais como pintura por pulverização, robótica e ferramentas pneumáticas. O coalescedor ultra fino é principalmente um filtro de uso pontual específico para processos críticos, tais como empacotamento por semicondutores e instrumentação. Filtros de Adsorção. Como uma etapa final em determinadas aplicações, um filtro de adsorção pode ser adicinado para remover óleo e vapor de hidrocarboneto da corrente de ar comprimido. Este tipo de filtro é utilizado imediatamente a jusante de um elemento de coalescência. Sendo que a adsorção máxima ocorre a temperaturas mais baixas, é melhor instalar este filtro o mais perto possível do ponto de uso. Filtros adsorventes são muitas vezes utilizados na preparação de ar para respirar, como também em aplicações de alimentos e de medicamentos que têm contato direto do produto com o ar exaurido. 3
Tamanho Típico de Contaminante em Microns (µm) Projeto e Construção do Filtro Embora esses tipos comuns de filtros são às vezes referidos genericamente, tenha em mente que existem diferenças substanciais de qualidade e desempenho entre os filtros de diferentes fontes mesmo que tenham a mesma especificação nominal de filtragem. Estas diferenças muitas vezes se resumem aos métodos de projeto e de fabricação. Considere os filtros coalescentes como um excelente exemplo de como o projeto e a fabricação são de importância. Elementos coalescentes para matérias primas (commodity) normalmente empregam um meio de filtragem enrolado mecanicamente. Filtros coalescentes da Série Delta da Numatics, em contrário, utilizam um meio de filtragem moldado a vácuo composto de fibras de vidro e um aglutinante de epóxi. Esta diferença na fabricação não é trivial. O projeto moldado a vácuo prende contaminantes através de toda a seção transversal do filtro. O resultado é uma queda de pressão mais baixa e uma maior capacidade comparável a um filtro envolvido que prende contaminantes principalmente na superfície e rapidamente fica obstruído como resultado. Nossos filtros possuem uma queda de pressão inicial de apenas 1,5 psi numa condição seca a uma vazão nominal, bem menor do que um filtro envolto típico. 4
A moldagem a vácuo também permite a personalização de receitas para elementos de filtro para atingir os niveis de fitração desejados. Nossos engenheiros podem ajustar o processo de moldagem a vácuo a uma extensa variedade de densidades gradientes para formar elementos coalescentes que vão de 0,01 micron a 1 micron. Diferenças de construção também se aplicam a outros tipos de filtro. Os filtros de adsorção da Série Delta, por exemplo, consiste de carvão ativado fino impregnado em poliléster. Estas partículas de carvão ativado tem uma forte afinidade a vapor e são altamente eficientes devido à ampla área de superfície presente. Combinações Eficazes de Filtro A maioria dos sistemas de filtragem exigem múltiplos elementos de flltro, trabalhando em conjunto para remover todo o espectro de tamanhos e composições de partículas capazes de danificar componentes a jusante. A combinação, ou série, específica de filtros irá variar dependendo dos requisitos de qualidade de ar da aplicação. Aplicações para alimentos e bebidas ou semicondutores, por exemplo, podem exigir três filtros diferentes, incluindo alguns capazes de remover partículas sub-micron. Outras, tais como filtração da rede principal da fábrica, podem exigir apenas um filtro para partículas grossas. Segue abaixo alguns exemplos de combinações de filtros utilizadas em diversas aplicações: Moldagem por sopro filtro para partículas de 3 micron; coalescente fino de 0,01 micron; adsorvedor de vapor. Eletrônica filtro para partículas de 3 micron; coalescente grosso de 1 micron; coalescente ultra fino de 0,01 micron. Empacotamento de alimento - filtro para partículas de 3 micron; coalescente fino de 0,01 micron; absorvedor de vapor. Detalhes da Série Delta da Numatics Os filtros premium da Série Delta da Numatics são ideais para qualquer aplicação que exija fluxos elevados, incluindo aplicações industriais, de processo, médica e de compressor. Todos os tipos de filtro são fornecidos com conexões de ¼ pol. a 3 pol. e possuem certificado de padrão de qualidade de ar comprimido ISO 8573. Tampas em alumínio anodizado, dreno manual premium, vedações em fluoroelastômeros de alta temperatura (FKM) e uma combinação de filtro coalescente com pré-filtro garante uma otima preparação de ar nessas aplicações e em muitas outras: Fabricação de Automóveis Processamento de Alimentos e Bebidas Indústria em Geral Petróleo e Gás Controle de Processo Pintura por Pulverização Empacotamento Processamento Médico e Farmacêutico 5
CENTRO DAS ATENÇÕES DA INDÚSTRIA: Filtração Correta Resolve Dilema De Pão Embolorado O processamento de alimentos e bebidas requer filtragem de ar comprimido para proteger não apenas a pneumática, mas também o produto. Recentemente, uma grande panificadora comercial descobriu que a filtração do ar é um ingrediente importante na sua operação de panificação. Ao tentar reduzir os níveis inaceitáveis de mofo nas linhas de ar comprimido da fábrica, os engenheiros de processo da panificadora descobriram que o ar comprimido utilizado para inflar os sacos de pão e soprar os grãos após o processo de corte também estava injetando esporos de mofo aspirado pelo compressor. Um filtro de 5 micron tinha sido instalado na alimentação de ar, mas este nível de filtração não barra os esporos de mofo. Para resolver o problema, uma série de três filtros foi acrescentada à alimentação de ar comprimido um filtro de partículas para remover água e particulas grandes, um filtro coalescente de 0,01 micron para eliminar os esporos e outras partículas ultra finas e um filtro adsorvedor de vapor para remover qualquer óleo ou vapor de hidrocarbono. Após acrescentar estes filtros, testes de laboratório confirmaram que a contagem de esporos de mofo teve uma redução significante, aumentando a vida de prateleira do pão. Esta solução de três filtros agora está sendo avaliada como padrão para todas as máquinas das instalações de panificação da empresa através do mundo. Sistemas de controle pneumático filtro para partículas de 3 micron; coalescente fino de 0,00 micron. Ar de processo coalescente grosso de 1 micron; coalescente fino de 0,01 micron, adsorvedor de vapor. Empacotamento semicondutor filtro para partículas de 3 micron; coalescente fino de 0,01 micron; adsorvedor de vapor. Tenha em mente que as combinações de filtros não requerem sempre produtos separados. Em alguns casos, diferentes elementos de filtro podem ser combinados poupando espaço e simplificando o processo de compra. Filtros coalescentes da Série Delta da Numatics, por exemplo, possuem uma opção de um pré-filtro plissado de 3 micron, que pode eliminar a necessidade de um filtro para partículas grossas em separado. Esta abordagem de dois-em-um economiza espaço e dinheiro, pois o pré-filtro pode compartilhar o mesmo invólucro com o filtro coalescente. 6
A Numatics Entende de Preparação de Ar Filtros coalescentes da Série Delta consistem de uma rede porosa de fibras de vidro borossilicadas que aprisionam sólidos enquanto permite a passagem de líquidos. As vistas ampliadas mostram a eficácia dos filtros em aprisionar os contaminantes. À esquerda, uma ampliação de 228x mostra um elemento de filtro de 0,01 micron da Numatics novo. À direita, uma apliação de 40x mostra um elemento de filtro que capturou vários contaminantes de metal, óleo e hidrocarbono. Filtração Faz Parte de Um Sistema Fabricantes e instaladores de máquinas em demasia deixam de considerar a filtração do ar. Ou se o fazem, é apenas uma reflexão tardia. Os maiores benefícios de filtragem, no entanto, se apresentam quando o filtro de ar e os componentes pneumáticos trabalham juntos como um único sistema. Só então é que o filtro oferece o máximo de proteção contra contaminantes enquanto preserva a eficiência pneumática. Na ASCO Numatics, especialistas com experiência em serviço ao cliente e suporte técnico fornecem uma ampla variedade de soluções para controle de fluido e energia fluida, desde válvulas e cilindros até filtração de ar a acionamento. Na escolha de um parceiro para suas necessidades de preparação de ar, vale a pena considerar o que cada fornecedor tem para oferecer. Dentro da nossa divisão Numatics, os filtros premium da Série Delta apresentam os seguintes benefícios: Preços competitivos. Confiabilidade superior do produto Entrega no prazo. Excelente controle de qualidade. Filtros com certificado ISO 8573. Acesso rápido e fácil a especialistas técnicos. Combinar tecnologias de filtragem com sistemas pneumáticos específicos pode ser complicado. Por isso, é util buscar um fornecedor de filtragem experiente que pode ajudar a encontrar o equilíbrio certo entre qualidade do ar e desempenho do sistema pneumático. INDÚSTRIA E COMÉRCIO LTDA. Para mais informações, ligue para a Ascoval (11) 4208-1664 ou visite-nos online em www.ascoval.com.br 7